锂离子电池适合储能吗
时间:2022-09-28 09:22来源:汽车商业评论 作者:马晓蕾
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9月20日，特斯拉公司的一块电池在一个为加州供电的储能设施中起火，批评者很快便开始对特斯拉发起猛攻。曾精准预测2000年代中期次贷危机的《大空头》（The Big Short）作者迈克尔·伯利（Michael Burry）就抨击了这家电动车制造商。
然而，指责埃隆·马斯克的公司生产的电池不好，却忽略了问题的关键。我们需要思考的是，通常用于消费电子产品和电动汽车的锂离子电池是否适合这种能源储存。锂离子电池在个别领域表现良好，并不意味着它们适合于大型装置。
这些大型电池用于储存可再生能源等，在用电需求达到峰值时使用，重要的是，用于维持电网稳定。随着电力危机的迫近，这些电池的使用将更频繁。例如，在加州，它们现在对电网峰值容量的贡献是五年前的60倍，这比核电和风电还要多。在美国，去年的安装量增加了三倍，而它们在全球的使用量也在增加。
这不是第一次发生该类事件。在世界各地，由于过热和制造缺陷等问题，电网规模的“电池火”此起彼伏。
在韩国已经发生了几起这样的火灾，加州里奥戴尔（Rio Dell）的一个房车公园发生过一起，在中国和澳大利亚农村等地也发生过类似的火灾。这些起火事件的共同点是，大多是由于锂离子电池起火，而它们现在是储能系统中最常见的电池类型。
大规模使用伴随着巨大的风险，尽管它们因为能量密度更高，充电和放电效率也更高，成为大多数现代动力系统的选择。然而，锂离子电池有一种挥发性、易燃的电解质。因此，虽然有保障措施来避免火灾，但所有可燃成分仍然存在。火焰可以通过连锁反应加速，即所谓的热失控。
大电池是由多个电池组排列在一起组成的。电流在内部不断流动，从而产生热量。如果组件之间没有障碍，单个部分的故障会迅速串联起来。虽然冷却系统已经到位，但它占用了实际电池组的能量，减少了它的输出。此外，当充电时，表面会析出金属锂形成枝晶，并导致短路。
除此之外，还有其他起火可能。例如，在审查2019年和2012年的电池故障时，亚利桑那州委员会指出，有报告称“火灾的火焰高度从10英尺至15英尺增长为50英尺至75英尺，似乎来自锂电池柜的易燃液体”。在一次起火事件之后，人们几乎用了近三个月的时间来排放滞留的能源。
这不仅仅是呼吁人们对火灾的警觉性，这种技术广泛使用的危险性是客观存在的。中国是世界上最大的电池生产国，去年在发生了类似事故后启动了一项计划，停止使用某些类型的锂离子存储系统。2022年，中国国家能源局发布了一份关于发电安全的文件，呼吁禁止使用某些配方的中大型动力电池组。
目前有可行的锂离子电池替代品。然而，政策制定者和企业似乎已经过早地认定锂离子是唯一的选择。他们应该分析数据和风险，因为电池的容量在不断增加，安全标准和测试方法正在改变。没人愿意第一个尝试其他类型的电网规模电池，这些电池成本高，目前还没有被广泛使用。
当然，有些选择或者效率不高，或者需要额外的支持系统，使其价格更高一些。然而，我们可以把安全放在第一位，特别是随着使用量的上升，其他方面的差距会缩小。
这并不意味着技术的倒退。电池的化学成分在不断改进，制造商正在努力提高其他电池配方的能量密度。例如，钒氧化还原电池具有较低的平准化成本，可扩展，不会降解，也没有起火风险。这些电池使用来自石油废料的回收金属，可以在不磨损的情况下进行充电和放电。
又比如麻省理工学院的唐纳德·萨多伊（Donald Sadoway）发明的液态金属电池，由熔融材料制成。这项由比尔·盖茨（Bill Gates）支持的技术在高温下运行，不使用可燃材料，所以没有火灾风险。其他几项技术，如使用有机化合物制造的技术也在研究之列。这些电池的电芯级成本远远低于锂离子。
这些电池是能源转型的一个关键部分。但是，这种颠覆性的技术可能很难消化，而且投资者往往过于关注密度、生命周期或千瓦时等“面子工程”，追求数据好看，而忽略了严重的安全问题。
随着锂的价格创下新的历史纪录，未来锂金属的供应一定满足不了需求。系统需要多样化，所以现在是时候寻找所有人都能接受的、没有火灾风险、成本问题或停电隐患的技术了。
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