鋰離子電池適合儲(chǔ)能嗎
時(shí)間:2022-09-28 09:22來(lái)源:汽車(chē)商業(yè)評(píng)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(gè)為加州供電的儲(chǔ)能設(shè)施中起火，批評(píng)者很快便開(kāi)始對(duì)特斯拉發(fā)起猛攻。曾精準(zhǔn)預(yù)測(cè)2000年代中期次貸危機(jī)的《大空頭》（The Big Short）作者邁克爾·伯利（Michael Burry）就抨擊了這家電動(dòng)車(chē)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(wèn)題的關(guān)鍵。我們需要思考的是，通常用于消費(fèi)電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)的鋰離子電池是否適合這種能源儲(chǔ)存。鋰離子電池在個(gè)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(chǔ)存可再生能源等，在用電需求達(dá)到峰值時(shí)使用，重要的是，用于維持電網(wǎng)穩(wěn)定。隨著電力危機(jī)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(duì)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(guó)，去年的安裝量增加了三倍，而它們?cè)谌虻氖褂昧恳苍谠黾印?/div>
(責(zé)任編輯：子蕊)
這不是第一次發(fā)生該類(lèi)事件。在世界各地，由于過(guò)熱和制造缺陷等問(wèn)題，電網(wǎng)規(guī)模的“電池火”此起彼伏。
在韓國(guó)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(gè)房車(chē)公園發(fā)生過(guò)一起，在中國(guó)和澳大利亞農(nóng)村等地也發(fā)生過(guò)類(lèi)似的火災(zāi)。這些起火事件的共同點(diǎn)是，大多是由于鋰離子電池起火，而它們現(xiàn)在是儲(chǔ)能系統(tǒng)中最常見(jiàn)的電池類(lèi)型。
大規(guī)模使用伴隨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，盡管它們因?yàn)槟芰棵芏雀撸潆姾头烹娦室哺撸蔀榇蠖鄶?shù)現(xiàn)代動(dòng)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(lái)避免火災(zāi)，但所有可燃成分仍然存在。火焰可以通過(guò)連鎖反應(yīng)加速，即所謂的熱失控。
大電池是由多個(gè)電池組排列在一起組成的。電流在內(nèi)部不斷流動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量。如果組件之間沒(méi)有障礙，單個(gè)部分的故障會(huì)迅速串聯(lián)起來(lái)。雖然冷卻系統(tǒng)已經(jīng)到位，但它占用了實(shí)際電池組的能量，減少了它的輸出。此外，當(dāng)充電時(shí)，表面會(huì)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(shí)，亞利桑那州委員會(huì)指出，有報(bào)告稱“火災(zāi)的火焰高度從10英尺至15英尺增長(zhǎng)為50英尺至75英尺，似乎來(lái)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(gè)月的時(shí)間來(lái)排放滯留的能源。
這不僅僅是呼吁人們對(duì)火災(zāi)的警覺(jué)性，這種技術(shù)廣泛使用的危險(xiǎn)性是客觀存在的。中國(guó)是世界上最大的電池生產(chǎn)國(guó)，去年在發(fā)生了類(lèi)似事故后啟動(dòng)了一項(xiàng)計(jì)劃，停止使用某些類(lèi)型的鋰離子存儲(chǔ)系統(tǒng)。2022年，中國(guó)國(guó)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(dòng)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(guò)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(xiǎn)，因?yàn)殡姵氐娜萘吭诓粩嘣黾樱踩珮?biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法正在改變。沒(méi)人愿意第一個(gè)嘗試其他類(lèi)型的電網(wǎng)規(guī)模電池，這些電池成本高，目前還沒(méi)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(jià)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(huì)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(kuò)展，不會(huì)降解，也沒(méi)有起火風(fēng)險(xiǎn)。這些電池使用來(lái)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(xiàng)由比爾·蓋茨（Bill Gates）支持的技術(shù)在高溫下運(yùn)行，不使用可燃材料，所以沒(méi)有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。其他幾項(xiàng)技術(shù)，如使用有機(jī)化合物制造的技術(shù)也在研究之列。這些電池的電芯級(jí)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰離子。
這些電池是能源轉(zhuǎn)型的一個(gè)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(guò)于關(guān)注密度、生命周期或千瓦時(shí)等“面子工程”，追求數(shù)據(jù)好看，而忽略了嚴(yán)重的安全問(wèn)題。
隨著鋰的價(jià)格創(chuàng)下新的歷史紀(jì)錄，未來(lái)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(shí)候?qū)ふ宜腥硕寄芙邮艿摹](méi)有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、成本問(wèn)題或停電隱患的技術(shù)了。
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