「脑极体」“搅局”锂电池产业?,IBM造海水电池( 二 )


对于锂电池来说 , 无论从储量上 , 还是危害上 , 锂都算不上厉害角色 。 能够对动力电池产业发展产生更大影响的是镍和钴 , 特别是钴的环境成本非常巨大 。 一来这种金属非常集中地蕴藏在中非少数地区 , 垄断成本导致价格飙升;二来 , 钴的毒性极大 , 而当地落后的手工开采 , 对当地人造成极大的伤害 。
当锂电池在汽车以及电子设备中寿终正寝之后 , 难以再二次利用 。 绝大多数的锂电池都将以垃圾填埋 , 这些金属元素将重新回到自然环境当中 , 对我们的生存环境构成长期威胁 。
我们即使对于锂金属以及镍、钴、锰等重金属矿区的直接污染无动于衷 , 那么锂电池在未来对我们生活健康的长期威胁则需要及早予以考虑了 。
那么 , 如果有新的电池材料 , 替换掉包含钴、锰、镍重金属的锂电池 , 自然会成为一件造福人类的伟大技术进步 。
而这个技术进步的使命会不会就落在“海水电池”身上呢?
从实验室走向商用:海水电池的落地难题
严格地说 , 广义上来说的海水电池早在上世纪90年代就出现了 。 在自然环境下 , 没有哪一种环境比海洋环境 , 也就是海水 , 可以作为更好的电解质材料了 。
含有3.5%左右NaCl的海水盐溶液 , 其电导性是满足电池电解质的基本要求的 。 那么 , 从优势上来说 , 海水电池几乎可以有着取之不竭的电解质材料;反过来 , 这也成为一种限制条件 , 即海水电池更多只能使用在海洋环境当中使用 。
比如 , 小功率金属腐蚀类海水电池 , 可以为小型海洋探测装置提供电力支持 。 而大功率的动力海水电池 , 可以为水下武器装备(比如鱼雷)提供动力 。
这类海水电池本身是作为发电设备使用 , 而能够离开海洋环境 , 兼具储能和发电作用的海水电池显然更有广阔商业价值 。
2009年 , 带有储能作用的海水电池发明 。 AHI电池是由美国一家电池和储能系统开发商AquionEnergy发明 。 AHI电池由海水和储量丰富的钠和锰制成 , 由于不含重金属和有毒化学物质 , 非易燃、不易爆 , 因此被该公司称作“海水电池” 。 这种电池造价低廉 , 大概只需要300美元/千瓦时 , 不到锂离子电池使用成本的三分之一 。
AHI电池在2015年左右一度投入批量生产 , 主要用于太阳能光伏发电领域的储能 。 然而在2017年初 , 因为无法拿到新一轮融资 , 一度宣布破产 。 同年7月 , Aquion再次恢复运营 , 目前正在尝试与中国的一些电网建立合作 。 受自身成本问题和锂电池价格下降等外部制约 , 海水电池想要在竞争激烈能源领域立足并非易事 。
「脑极体」“搅局”锂电池产业?,IBM造海水电池
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2017年 , 韩国蔚山国家科技研究所(UNIST)也在利用海水研发一种新型储能电池 , 这一海水电池将使用钠来进行储能和发电 , 因此与锂电池相比 , 成本上更具优势 。 当时计划在2018年建成一个10Wh的海水电池组 。 不过从目前的进度来看 , 韩国研究团队的这种通过Na离子作为负极材料的新电池能源储存系统(ESS)仍然测试当中 , 离真正商用还有一段距离 。
那么 , IBM最新宣布的最新海水电池技术 , 目前是什么情况呢?
首先IBM表示 , 新电池的制造材料是由三种从未被记录的三种专有材料组成 , 而且都可以从海水中提取 , 且不含有重金属材料 。 但可能出于技术保密考虑 , IBM并未透露三种材料的成分 。
其次是新电池的突出性能就是充电速度快 。 据称可以在5分钟内完成80%的充电量 。 如果测试数据属实 , 可以极大缓解动力电池充电等待时长的焦虑 。
此外 , 因为不含钴、镍等重金属 , 使得活性正极成本大幅降低;在功率密度和能源效率等方面 , 都优于目前的锂离子电池;电解液的不易燃 , 也将提高动力电池的安全性 。
从这些特点来看 , IBM的动力电池简直可以成为现有锂电池为主的新能源汽车动力电池完美替代方案 。