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那么能够用于家庭的小型电能存储系统除锂离子、锌离子电池之外,还有没有其他选择呢?这里要谈谈大家可能并不太熟悉的液流电池(flow battery)。
液流电池通常包含两个容器,其中贮存有液体化学溶剂,形成两个次系统。这两个次系统间的连接部分,为发电区,以薄膜相隔。这两种化学溶剂,流动到发电区,隔着薄膜,产生离子交换,透过这种方式来进行充放电。
从理论上来讲,液流电池的能量密度取决于存放电解液容器的大小,因此将其制成固定式家用产品并没有太大困难。哈佛大学教授Michael Aziz带领的研究团队一直在进行可接入电网的工业级液流电池产品的开发,但近日其表示有望推出一款安全、价格低廉、约莫电暖气大小、可放在地下室使用的家用产品。
目前多数液流电池产品控制电解液进出的节流泵仍由贵金属制成,这使得其造价一直居高不下。但来自哈佛大学的团队表示之所以他们开发的系统有着巨大的商业化潜力,是因为整个液流电池系统使用了一种通过自然形成的有机材料“醌类”代替常规金属泵,它和动植物体内的储能分子有着相似的功能和性质,可大幅降低液流电池的制造成本。不过,据Aziz教授称,为了提高电池性能,他们使用了溴这种毒性很大的材料充当电极,但整个团队有信心未来找到可用于制作电极的有机材料。
由此来看,属于液流电池的时代仍未到来。而在此之前,如果锂电池的造价能够再低一些,它完全是替代那些写字楼里笨重但相对便宜的蓄电池的不二之选,毕竟轻量化、紧凑的设计,以及理想的能量密度,具有非常吸引人的竞争优势。
这不正是“钢铁侠”伊隆˙马斯克所畅想的锂电池的光明前景吗?作为一家只生产纯电动汽车的“非主流”车企,特斯拉将投资50亿美金联合松下集团在内华达州共建一座超级电池工厂。正式投产预计明年开始,按照特斯拉官方公布的计划,截止到2020年,超级电池工厂的产能将能够满足50万辆车子的正常交付需求。
在面对锂电池的技术革新问题上,似乎特斯拉并没有斥巨资进行高容量密度产品的研究。马斯克认为技术的稳步提升以及生产的高效进行都能够使锂电池成本下降约30%,同时也有助于特斯拉销售更多的电动车型。当然,超级电池工厂的一部分产品也将用作家庭以及工商业级别的储能设备使用。4月底,特斯拉公布了酝酿已久的能源计划,同时第一款针对家庭使用、容量为10千瓦时的固定式家用电池Powerwall已经开放预订,售价为3500美金(不包括控制系统以及整体安装费用)。
小结:
尽管目前锂电池技术并未实现任何创新性的突破,且面临其他种类电池的冲击,但从20世纪90年代第一块索尼电池的推出,到今天智能手机、笔记本电脑的普及,锂电池应用范围的扩张趋势不可阻挡。目前我们所期待的,正是锂电池在实验室中的创新突破,何时能够走上工业化的道路上来。
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