鋰離子電池適合儲能嗎
時間:2022-09-28 09:22來源:汽車商業評論 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施中起火，批評者很快便開始對特斯拉發起猛攻。曾精準預測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，指責埃隆·馬斯克的公司生產的電池不好，卻忽略了問題的關鍵。我們需要思考的是，通常用于消費電子產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域表現良好，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，在用電需求達到峰值時使用，重要的是，用于維持電網穩定。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，它們現在對電網峰值容量的貢獻是五年前的60倍，這比核電和風電還要多。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。
這不是第一次發生該類事件。在世界各地，由于過熱和制造缺陷等問題，電網規模的“電池火”此起彼伏。
在韓國已經發生了幾起這樣的火災，加州里奧戴爾（Rio Dell）的一個房車公園發生過一起，在中國和澳大利亞農村等地也發生過類似的火災。這些起火事件的共同點是，大多是由于鋰離子電池起火，而它們現在是儲能系統中最常見的電池類型。
大規模使用伴隨著巨大的風險，盡管它們因為能量密度更高，充電和放電效率也更高，成為大多數現代動力系統的選擇。然而，鋰離子電池有一種揮發性、易燃的電解質。因此，雖然有保障措施來避免火災，但所有可燃成分仍然存在。火焰可以通過連鎖反應加速，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。電流在內部不斷流動，從而產生熱量。如果組件之間沒有障礙，單個部分的故障會迅速串聯起來。雖然冷卻系統已經到位，但它占用了實際電池組的能量，減少了它的輸出。此外，當充電時，表面會析出金屬鋰形成枝晶，并導致短路。
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的警覺性，這種技術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國，去年在發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。2022年，中國國家能源局發布了一份關于發電安全的文件，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，政策制定者和企業似乎已經過早地認定鋰離子是唯一的選擇。他們應該分析數據和風險，因為電池的容量在不斷增加，安全標準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規模電池，這些電池成本高，目前還沒有被廣泛使用。
當然，有些選擇或者效率不高，或者需要額外的支持系統，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。
這并不意味著技術的倒退。電池的化學成分在不斷改進，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化成本，可擴展，不會降解，也沒有起火風險。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行充電和放電。
又比如麻省理工學院的唐納德·薩多伊（Donald Sadoway）發明的液態金屬電池，由熔融材料制成。這項由比爾·蓋茨（Bill Gates）支持的技術在高溫下運行，不使用可燃材料，所以沒有火災風險。其他幾項技術，如使用有機化合物制造的技術也在研究之列。這些電池的電芯級成本遠遠低于鋰離子。
這些電池是能源轉型的一個關鍵部分。但是，這種顛覆性的技術可能很難消化，而且投資者往往過于關注密度、生命周期或千瓦時等“面子工程”，追求數據好看，而忽略了嚴重的安全問題。
隨著鋰的價格創下新的歷史紀錄，未來鋰金屬的供應一定滿足不了需求。系統需要多樣化，所以現在是時候尋找所有人都能接受的、沒有火災風險、成本問題或停電隱患的技術了。
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