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在化石燃料價(jià)格波動的壓力下，以及世界竭力擺脫污染性能源的當(dāng)務(wù)之急影響下，全球電網(wǎng)正在嘎吱作響搖搖欲墜。

一個(gè)解決方案可能近在眼前，這要?dú)w功于一種創(chuàng)新的電池，它是鋰離子技術(shù)的廉價(jià)替代品。

日本軟銀集團(tuán)旗下的美國可再生能源公司SB能源公司（SB Energy Corp.）正創(chuàng)紀(jì)錄地購買ESS公司（ESS Inc.）生產(chǎn)的全鐵液流電池（all iron flew battery）。

這家位于美國俄勒岡州的公司表示，它擁有一項(xiàng)新技術(shù)，可以將可再生能源儲存得更久，并有助于克服一些可靠性問題，這些問題曾導(dǎo)致加州停電和歐洲能源價(jià)格創(chuàng)歷史新高。

ESS電池▼
這種全鐵液流電池采用鐵鹽和水作為電解液，電池工作時(shí)正負(fù)極電解液由各自的送液泵強(qiáng)制通過各自反應(yīng)室循環(huán)流動，經(jīng)過電堆參與電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能的存儲與釋放。

這種電池將用于公用事業(yè)規(guī)模的太陽能項(xiàng)目，這些項(xiàng)目遍布美國，使這些太陽能發(fā)電廠在太陽落山后仍能提供數(shù)小時(shí)的電力。

SB能源公司將在未來五年內(nèi)購買足夠5萬個(gè)美國家庭使用一天的電池。

電池專家、卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)械工程副教授文卡特·維斯瓦納坦（Venkat Viswanathan）說：“像這種全鐵液流電池這樣的長時(shí)間儲能，是向電網(wǎng)添加更多可再生能源的關(guān)鍵。”

克雷格·埃文斯▼
ESS于2011年由現(xiàn)任總裁克雷格·埃文斯（Craig Evans）和首席技術(shù)官朱莉婭·宋（Julia Song）創(chuàng)立。

他們認(rèn)識到，雖然鋰離子電池將在交通電氣化中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但更持久的電網(wǎng)儲能需要不同的電池。

這是因?yàn)楸M管鋰離子電池的價(jià)格在過去10年下跌了90%，但它們的原料（有時(shí)包括鈷和鎳等昂貴金屬）限制了價(jià)格的下跌幅度。

據(jù)ESS稱，這項(xiàng)2GWh電池的交易至少價(jià)值3億美元。SB能源公司的首席執(zhí)行官瑞奇·霍斯費(fèi)爾德（Rich Hossfeld）表示，這些電池的天才之處在于其簡單性。

茱莉婭·宋▼
“電池的電解液是由鐵鹽和水組成的。”霍斯費(fèi)爾德說。“與鋰離子電池不同，全鐵液流電池的制造成本非常低。”

然而，液流電池看起來一點(diǎn)也不像智能手機(jī)或電動汽車?yán)锏碾姵?。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)需要在電池充電或放電時(shí)使用泵來進(jìn)行物理移動。這使得這些電池體積很大，ESS的主要產(chǎn)品是在集裝箱里銷售的。

它們所占的空間，可以用成本來彌補(bǔ)。用于電網(wǎng)存儲的鋰離子電池成本高達(dá)350美元/KWh。但ESS表示，到2025年，其電池的價(jià)格可能會低于200美元/KWh。

至關(guān)重要的是，增加太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠的存儲容量，以應(yīng)對較長時(shí)間的中斷，可能不需要購買一個(gè)全新的電池。液流電池只需要補(bǔ)充額外的電解質(zhì)，在ESS的案例中，成本可低至20美元/KWh。

“這是一件非常非常大的事情。”突破性能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司（Breakthrough Energy Ventures）的科學(xué)負(fù)責(zé)人埃里克·圖恩（Eric Toone）表示。該公司已投資ESS。“我們一直在討論液流電池，現(xiàn)在它真的實(shí)現(xiàn)了。”

俄勒岡州威爾遜維爾ESS工廠的一名工人▼
美國國家航空航天局早在1980年就制造了液流電池。由于這些電池使用的是水，它們?yōu)樘諔?yīng)用提供了一個(gè)比當(dāng)時(shí)開發(fā)的鋰離子電池更安全的選擇，后者因容易起火而臭名昭著。

霍斯費(fèi)爾德說，ESS電池已經(jīng)獲得了許可，即使是在山火頻發(fā)的加州，而在這里鋰離子電池是得不到許可的。

盡管如此，全鐵液流電池還是存在一個(gè)問題。

在充電過程中，電池會產(chǎn)生少量的氫，這是一種化學(xué)反應(yīng)，如果不加以控制，會縮短電池的壽命。宋說，ESS的主要創(chuàng)新是將產(chǎn)生的氫氣保存在系統(tǒng)內(nèi)，從而極大地延長其壽命。

維斯瓦納坦說：“一旦你關(guān)閉了氫的循環(huán)回路，你就可以把實(shí)驗(yàn)室原型電池變成了可以商業(yè)化的電池。”ESS公司的全鐵液流電池可以在不降低性能的情況下持續(xù)使用20年以上。

在俄勒岡州威爾遜維爾的ESS制造工廠，塑料片用等離子體處理▼
在波特蘭附近的這家公司的工廠里，黃色的機(jī)器人在塑料片上涂抹化學(xué)物質(zhì)，然后把它們粘在一起，形成電芯。

在集裝箱內(nèi)，裝滿電解液的大桶通過泵被輸送到每個(gè)電極，這樣電池就可以在陽光照射時(shí)吸收可再生能源，在天黑時(shí)釋放出來。

這是有希望的第一步。ESS的電池是一種廉價(jià)的解決方案，目前儲存的電能大約可以使用12小時(shí)，但隨著電網(wǎng)中加入更多的可再生能源，公用事業(yè)公司最終將需要能夠持續(xù)更長的電池。

例如，9月早些時(shí)候，英國各地的風(fēng)速連續(xù)數(shù)周保持在低位時(shí)，由于儲能不足，電價(jià)出現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的飆升。Form Energy Inc.等初創(chuàng)企業(yè)也在使用儲量豐富且價(jià)格低廉的鐵來制造新型電池，其價(jià)格可能會比ESS還便宜。

到目前為止，ESS已經(jīng)商用部署了8 GWh的全鐵液流電池。9月23日，經(jīng)過6個(gè)月的評估后，西班牙電力公司Enel Green Power SpA與ESS簽署了一份同等規(guī)模的協(xié)議。

SB能源公司的霍斯費(fèi)爾德同時(shí)也是ESS董事會成員，他表示，公司可能會在未來五年內(nèi)從ESS購買更多的電池容量。

盡管訂單已滿，ESS仍面臨著挑戰(zhàn)。將新電池推向市場是出了名的困難，而這個(gè)行業(yè)中失敗的初創(chuàng)公司比比皆是。

至關(guān)重要的是，鋰離子技術(shù)處于領(lǐng)先地位，客戶對其優(yōu)缺點(diǎn)更加熟悉。ESS必須證明其電池能夠滿足電廠運(yùn)營商的嚴(yán)格要求。

新訂單將幫助ESS在幾周內(nèi)通過SPAC（Special Purpose Acquisition Company，即特殊目的收購公司）上市，估值為10.7億美元。此次上市將為該公司帶來4.65億美元的凈收入，該公司計(jì)劃利用這筆收入擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模。

原標(biāo)題：全鐵液流電池，將在儲能上擊敗鋰電池