美國電池初創公司Form Energy周四表示,該公司已開發出一款廉價電池,可使用地球上最常見的元素之一——鐵來放電。
盡管對電動車而言,Form Energy開發出的電池過于沉重,但它有能力解決可再生能源面臨的最難以捉摸的問題之一:在沒有太陽光和風時,廉價地將大量電力儲存到電網中。
因為保密協議的原因,Form Energy開發的產品長期以來從未被曝光。該公司它最近向外媒透露了最近的開發進展,表示它希望讓監管機構和公用事業公司意識到,如果一切繼續按計劃進行,到2025年它的鐵-空氣(iron-air)電池將成為負擔得起的長期電力儲存方式。
Form Energy的投資人包括由微軟聯合創始人比爾·蓋茨(Bill Gates)和亞馬遜創始人杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)等商界領袖聯合成立的突破能源風投基金(Breakthrough Energy Ventures Fund)。Form Energy最近剛完成了規模達2億美元的融資,投資方包括煉鋼巨頭安賽樂米塔爾公司。
曾在特斯拉開發過Powerwall電池的Form Energy首席執行官馬蒂奧·賈亞米略(Mateo Jaramillo)表示,該公司正準備很快生產“那種你需要完全淘汰煤炭和天然氣等熱資產的電池”。在最近參觀Form Energy的無窗實驗室時,賈亞米略指著裝滿低成本鐵球的桶,認為這是其在快速發展的電池領域的關鍵優勢。它的原型電池綽號“大吉姆”(Big Jim),里面裝滿了18000塊卵石大小的灰色鐵塊,一種豐富、無毒且不可燃的礦物。
市場分析師表示,對電動車和當今電網規模電池的主力——鋰電池而言,目前使用的鎳、鈷、鋰和錳礦物的儲存成本在每千瓦時50至80美元之間。使用鐵,Form Energy相信它將花費每千瓦時不到6美元來儲存每個電池的材料。將這些電池組裝成一個完整的電池系統將會把價格提高到每千瓦時不到20美元,在這個水平,學者們說可再生能源加上儲存可以完全取代傳統的化石燃料發電廠。
由于解決的問題和創造的潛在市場,一種能夠連續幾天廉價放電的電池一直是能源行業的圣杯。隨著全球各國尋求減少與氣候變化相關的溫室氣體排放,監管機構和電力公司在提供負擔得起、可靠和無碳電力方面面臨越來越大的壓力。
拜登政府正在推動美國到2035年實現無碳電網,美國多個州和電力公司也做出了類似的承諾。人們普遍認為,風能、太陽能、地熱和核能與短時鋰電池相結合,可以產生80%的電力。最后的20%將需要某種類型的多天存儲電池來提供。
“前面的80%我們知道技術途徑,它已具有成本競爭力,”能源部副幕僚長耶利米·鮑曼(Jeremiah Baumann)說。“我們對最終作品的技術非常了解。真正的問題是哪種技術會降低成本并進入市場。”
隨著一系列初創公司競相開發更先進、更具成本效益的儲能技術,Form Energy的電池將在這個日益擁擠的領域與眾多其他方法競爭。幾家公司正在向市場推出不同的電池配置,如固態設計。一些人認為抽水蓄能或壓縮空氣可以更廣泛地用于儲存電能。歐盟正在推動使用氫來儲存和發電。
與此同時,其他人正專注于碳捕獲技術,以使燃氣和燃煤電廠零排放,這將減少對儲存能源的需求。Form Energy的鐵-空氣電池吸入氧氣,將鐵轉化為鐵銹,然后將鐵銹轉化為鐵,并釋放氧氣,在此過程中對電池進行充電和放電。
“寒武紀爆發了新的存儲技術,從達爾文主義的角度來看,它們并不都能夠生存。但無論對投資者還是對社會來說,回報都是巨大的,”未參與對Form Energy投資的清潔能源投資者拉莫茲·納姆(Ramez Naam)說。
之前高調開發更好電池的努力已經從希望和炒作變成了破產。但自2017年Form Energy創立以來,由于創始人的過往記錄,它吸引了業內的猜測和勾心斗角:賈亞米略和麻省理工學院教授蔣業明(Yet-Ming Chiang),共同創立了鋰電池先驅A123系統公司。賈亞米略獲得了耶魯神學院的經濟學學位和碩士學位,然后轉向開發新電池的職業。在特斯拉工作了七年多后,他于2016年離開,在他的領英頁面上追求他所說的“下一件事”。他沒有提供任何細節,但他想為電網制造一種便宜的電池。當蔣業明打電話給他時,他正準備簽約加盟一家新公司。
蔣業明本科時來到麻省理工學院,不到十年后就加入了該學院。作為能源部合作的一部分,他于2012年開始研究長續航電池。2017年,在他繼續研究長續航電池的同時,他和哈拉米略決定一起創建Form Energy。
他們招募了其他電池行業的資深人員。“創始團隊擁有100年的電池經驗,”蔣業明說。“我們是一代失敗電池公司的集合體,他們都回來尋求更多。”
2018年初,他們開始了小規模測試。2020年,隨著工作進展迅速,Form Energy迎來了一次休整。它需要一種被稱為陰極的關鍵電池組件,這種陰極不透水,但可以呼吸氧氣,就像戈爾-特克斯夾克一樣。去年夏末,Form Energy建造了一個一米高(大約3.3英尺高)的電池,它稱之為Slim Jim,因為它有一個同名垃圾桶那么大。今年早些時候,它建造了大吉姆,一個全尺寸的一米乘一米的電池。如果它像預期的那樣工作,這些電池中的20個將被組合成一個電池。成千上萬塊這樣的電池將被串在一起,填滿整個倉庫,儲存數周的電量。給這些電池系統完全充電可能需要幾天時間,但電池可以連續放電150小時。