鋰離子電池適合儲能嗎

時間:2022-09-28 09:22來源:汽車商業(yè)評論 作者:馬曉蕾
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       9月20日，特斯拉公司的一塊電池在一個為加州供電的儲能設(shè)施中起火，批評者很快便開始對特斯拉發(fā)起猛攻。曾精準(zhǔn)預(yù)測2000年代中期次貸危機的《大空頭》（The Big Short）作者邁克爾·伯利（Michael Burry）就抨擊了這家電動車制造商。
 
       然而，指責(zé)埃隆·馬斯克的公司生產(chǎn)的電池不好，卻忽略了問題的關(guān)鍵。我們需要思考的是，通常用于消費電子產(chǎn)品和電動汽車的鋰離子電池是否適合這種能源儲存。鋰離子電池在個別領(lǐng)域表現(xiàn)良好，并不意味著它們適合于大型裝置。
 
       這些大型電池用于儲存可再生能源等，在用電需求達(dá)到峰值時使用，重要的是，用于維持電網(wǎng)穩(wěn)定。隨著電力危機的迫近，這些電池的使用將更頻繁。例如，在加州，它們現(xiàn)在對電網(wǎng)峰值容量的貢獻(xiàn)是五年前的60倍，這比核電和風(fēng)電還要多。在美國，去年的安裝量增加了三倍，而它們在全球的使用量也在增加。
 
       這不是第一次發(fā)生該類事件。在世界各地，由于過熱和制造缺陷等問題，電網(wǎng)規(guī)模的“電池火”此起彼伏。
 
       在韓國已經(jīng)發(fā)生了幾起這樣的火災(zāi)，加州里奧戴爾（Rio Dell）的一個房車公園發(fā)生過一起，在中國和澳大利亞農(nóng)村等地也發(fā)生過類似的火災(zāi)。這些起火事件的共同點是，大多是由于鋰離子電池起火，而它們現(xiàn)在是儲能系統(tǒng)中最常見的電池類型。
 
       大規(guī)模使用伴隨著巨大的風(fēng)險，盡管它們因為能量密度更高，充電和放電效率也更高，成為大多數(shù)現(xiàn)代動力系統(tǒng)的選擇。然而，鋰離子電池有一種揮發(fā)性、易燃的電解質(zhì)。因此，雖然有保障措施來避免火災(zāi)，但所有可燃成分仍然存在。火焰可以通過連鎖反應(yīng)加速，即所謂的熱失控。
 
       大電池是由多個電池組排列在一起組成的。電流在內(nèi)部不斷流動，從而產(chǎn)生熱量。如果組件之間沒有障礙，單個部分的故障會迅速串聯(lián)起來。雖然冷卻系統(tǒng)已經(jīng)到位，但它占用了實際電池組的能量，減少了它的輸出。此外，當(dāng)充電時，表面會析出金屬鋰形成枝晶，并導(dǎo)致短路。
 
       除此之外，還有其他起火可能。例如，在審查2019年和2012年的電池故障時，亞利桑那州委員會指出，有報告稱“火災(zāi)的火焰高度從10英尺至15英尺增長為50英尺至75英尺，似乎來自鋰電池柜的易燃液體”。在一次起火事件之后，人們幾乎用了近三個月的時間來排放滯留的能源。
 
       這不僅僅是呼吁人們對火災(zāi)的警覺性，這種技術(shù)廣泛使用的危險性是客觀存在的。中國是世界上最大的電池生產(chǎn)國，去年在發(fā)生了類似事故后啟動了一項計劃，停止使用某些類型的鋰離子存儲系統(tǒng)。2022年，中國國家能源局發(fā)布了一份關(guān)于發(fā)電安全的文件，呼吁禁止使用某些配方的中大型動力電池組。
 
       目前有可行的鋰離子電池替代品。然而，政策制定者和企業(yè)似乎已經(jīng)過早地認(rèn)定鋰離子是唯一的選擇。他們應(yīng)該分析數(shù)據(jù)和風(fēng)險，因為電池的容量在不斷增加，安全標(biāo)準(zhǔn)和測試方法正在改變。沒人愿意第一個嘗試其他類型的電網(wǎng)規(guī)模電池，這些電池成本高，目前還沒有被廣泛使用。
 
       當(dāng)然，有些選擇或者效率不高，或者需要額外的支持系統(tǒng)，使其價格更高一些。然而，我們可以把安全放在第一位，特別是隨著使用量的上升，其他方面的差距會縮小。
 
       這并不意味著技術(shù)的倒退。電池的化學(xué)成分在不斷改進(jìn)，制造商正在努力提高其他電池配方的能量密度。例如，釩氧化還原電池具有較低的平準(zhǔn)化成本，可擴展，不會降解，也沒有起火風(fēng)險。這些電池使用來自石油廢料的回收金屬，可以在不磨損的情況下進(jìn)行充電和放電。
 
       又比如麻省理工學(xué)院的唐納德·薩多伊（Donald Sadoway）發(fā)明的液態(tài)金屬電池，由熔融材料制成。這項由比爾·蓋茨（Bill Gates）支持的技術(shù)在高溫下運行，不使用可燃材料，所以沒有火災(zāi)風(fēng)險。其他幾項技術(shù)，如使用有機化合物制造的技術(shù)也在研究之列。這些電池的電芯級成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰離子。
 
       這些電池是能源轉(zhuǎn)型的一個關(guān)鍵部分。但是，這種顛覆性的技術(shù)可能很難消化，而且投資者往往過于關(guān)注密度、生命周期或千瓦時等“面子工程”，追求數(shù)據(jù)好看，而忽略了嚴(yán)重的安全問題。
 
       隨著鋰的價格創(chuàng)下新的歷史紀(jì)錄，未來鋰金屬的供應(yīng)一定滿足不了需求。系統(tǒng)需要多樣化，所以現(xiàn)在是時候?qū)ふ宜腥硕寄芙邮艿�、沒有火災(zāi)風(fēng)險、成本問題或停電隱患的技術(shù)了。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 鋰離子電池 儲能
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