中國儲能網(wǎng)訊：隨著電動汽車和電網(wǎng)儲能應(yīng)用的需求激增，電網(wǎng)儲能行業(yè)正在迅速發(fā)展。然而，鋰離子電池供應(yīng)鏈的復(fù)雜性和風(fēng)險促使我們重新評估替代技術(shù)。在《電池新聞》的一次獨家采訪中，行業(yè)專家強(qiáng)調(diào)了對流動電池（尤其是以水為基礎(chǔ)的系統(tǒng)）的日益關(guān)注，認(rèn)為它們是一種更安全、可持續(xù)的解決方案。這些電池不僅可以降低鋰離子技術(shù)固有的火災(zāi)風(fēng)險，還提供了更穩(wěn)定、道德的供應(yīng)鏈，使其成為未來電能儲存的有力選擇。
當(dāng)前電網(wǎng)儲能行業(yè)的現(xiàn)狀
電能儲存行業(yè)目前正處于蓬勃發(fā)展的時期。價格不斷下降，市場規(guī)模已經(jīng)相當(dāng)可觀，電池產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的機(jī)遇。
鋰離子電池的生產(chǎn)正在因電動汽車和電網(wǎng)儲能的需求而經(jīng)歷繁榮。那么，為什么我們需要倡導(dǎo)使用流動電池呢？
雖然鋰離子電池的生產(chǎn)正在繁榮，但其供應(yīng)鏈卻充滿了復(fù)雜性和風(fēng)險。鋰離子電池使用的關(guān)鍵材料包括鋰、石墨、鎳、錳等，這些礦物資源在全球的分布并不均勻，且其集中地可能涉及地緣政治、環(huán)境和人權(quán)等方面的問題。
以鋰為例，當(dāng)前最大供應(yīng)國有智利、玻利維亞、澳大利亞和中國。在前面三國，當(dāng)?shù)鼐用駥︿嚨V開采的環(huán)境影響表現(xiàn)出強(qiáng)烈反對。而在中國，地緣政治緊張使得像美國這樣的國家對這樣的潛在不穩(wěn)定供應(yīng)國產(chǎn)生顧慮。即使是石墨，在美中之間的貿(mào)易戰(zhàn)中也變得復(fù)雜。
此外，電池制造也進(jìn)一步復(fù)雜化了供應(yīng)鏈。目前，中國制造商與美國制造商的比例超過10:1，這不僅給鋰離子電池的供應(yīng)鏈帶來了挑戰(zhàn)，也讓其制造過程成為能源安全的一個隱患。
美國政府如何促進(jìn)國內(nèi)電池生產(chǎn)？
到目前為止，美國通過“軟措施”和“硬措施”來鼓勵國內(nèi)電池生產(chǎn)。
“通貨膨脹削減法案”是拜登2022年氣候立法的關(guān)鍵內(nèi)容，其中包括針對國內(nèi)電池生產(chǎn)的大量支持（主要是稅收優(yōu)惠）。同時，政府在關(guān)鍵礦物供應(yīng)鏈問題上也積極推進(jìn)“礦產(chǎn)安全伙伴關(guān)系”。
與此同時，關(guān)稅成為主要的“硬措施”。拜登政府最近提高了對中國制造的電動車和電池的關(guān)稅，旨在反制外界認(rèn)為的中國政府對那些行業(yè)的極其慷慨的支持導(dǎo)致的“人為低價”。
采用軟硬結(jié)合的策略是因為政府希望確保供應(yīng)鏈的安全和促進(jìn)國內(nèi)就業(yè)增長。他們不想在能源轉(zhuǎn)型計劃中依賴中國，而且希望任何因美國電池需求增加而產(chǎn)生的就業(yè)機(jī)會能在美國而不是中國實現(xiàn)。
為什么我們需要一種無火災(zāi)風(fēng)險的電池選項？
隨著電池安裝數(shù)量和規(guī)模的增加，能源儲存行業(yè)急需一種無火災(zāi)風(fēng)險的電池選項。盡管磷酸鋰電池的可燃性較低，但其火災(zāi)風(fēng)險依然顯著，且對消防員來說處理起來特別困難?？紤]到鋰離子電池火災(zāi)的持續(xù)時間和危險性，行業(yè)需要一種零火災(zāi)風(fēng)險的解決方案，以便在不妥協(xié)安全性的情況下擴(kuò)大規(guī)模。
究其原因，鋰離子電池的設(shè)計在能量密度和安全性之間做出了妥協(xié)。僅僅一個電池單元的制造缺陷就可能引發(fā)嚴(yán)重火災(zāi)。對于電動自行車和滑板車等高能量密度的應(yīng)用來說，這種風(fēng)險可能是值得的，但對于站立儲能設(shè)施而言，能量密度的高低并不足以彌補(bǔ)安全性的問題。越來越多的大型項目也在推動對新型無火災(zāi)風(fēng)險電池的需求，這不僅涉及商業(yè)使用，還包括住宅和公用事業(yè)層面的能源儲存。
無火災(zāi)風(fēng)險電池的潛在解決方案
固態(tài)電池：固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，從而大幅降低了火災(zāi)風(fēng)險。這種設(shè)計使得電池不易短路，并能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定性。同時，固態(tài)電池潛在的能量密度更高，有望在電動車和其他高需求應(yīng)用中取代傳統(tǒng)鋰離子電池。
鈉離子電池：鈉離子電池采用鈉作為電解質(zhì)，相比鋰資源更為豐富且價格更低。鈉離子電池的熱穩(wěn)定性較好，有助于降低火災(zāi)的發(fā)生概率，雖然其能量密度通常低于鋰離子電池，但在某些應(yīng)用場景中，如固定式儲能，仍然是一個具有吸引力的選擇。
鋁空氣電池：鋁空氣電池以鋁和空氣中的氧氣為反應(yīng)物，具有非常高的能量密度。不僅成本低廉，而且在材料的可獲取性方面具備優(yōu)勢。這些電池在放電時產(chǎn)生的氧氣來自于空氣，減少了對傳統(tǒng)液體電解質(zhì)的需求，從而降低了火災(zāi)風(fēng)險。
有機(jī)電池：有機(jī)電池使用有機(jī)材料作為電極，具有良好的安全性和環(huán)境友好性。研究者們正在探索利用有機(jī)化合物來替代傳統(tǒng)的鋰和其他金屬，以減少資源的依賴，并提高電池的安全性。
政策與市場的推動
為了推動上述技術(shù)的研發(fā)和市場應(yīng)用，美國政府及私營部門都在加大投資。政府通過資金、補(bǔ)貼和稅務(wù)減免來鼓勵創(chuàng)新，以確保在面臨日益增加的電動車和可再生能源需求時，能夠安全地使用電池存儲技術(shù)。
此外，市場對于可持續(xù)性和安全性的高度需求也促使企業(yè)不斷研發(fā)新技術(shù)，以確保產(chǎn)品的安全性。例如，領(lǐng)先的電池制造商正在與研究機(jī)構(gòu)與大學(xué)合作，開發(fā)新材料和新技術(shù)，力爭在確保安全的前提下提升電池的性能。
結(jié)論
隨著對可再生能源和電動交通工具的需求迅速增長，開發(fā)一種無火災(zāi)風(fēng)險的電池解決方案顯得尤為重要。雖然當(dāng)前的鋰離子電池技術(shù)存在一定的安全隱患，但多種新興電池技術(shù)提供了潛在的替代方案，這不僅能滿足日益增加的能源需求，還能夠在應(yīng)對安全性和可持續(xù)性方面的挑戰(zhàn)。因此，各國政策、市場需求以及技術(shù)創(chuàng)新的共同推動，將在實現(xiàn)安全、高效電池存儲系統(tǒng)的未來中發(fā)揮重要作用。
