美国「钠」梦难圆?新兴电池技术如何挑战中国霸业

美国「钠」梦难圆?新兴电池技术如何挑战中国霸业

今年欧洲经历的酷暑直接激发了储能系统的市场需求。

当热浪覆盖欧洲大陆之际,一家美国电池企业敏锐地捕捉到机遇——订单数量开始激增。

Unigrid是加州圣地牙哥的一家电池公司,专为普通家庭提供9度电储能产品。

欧洲消费者的需求其实不难理解。酷热难挡的日子里,他们寻求在电网低价时段储电的方案。这样的好处显而易见——盛夏烈日时刻,用储存的电能驱动空调,可以大幅压低账单。

Unigrid的联席创办人兼首席执行官陈汉胜透露,订单已从西班牙、法国、德国和荷兰飞来。首批100套设备已运出,年底前还将交付1000台。

Unigrid的技术路线与业界主流分道扬镳——它选择的是钠离子电池,而非当下流行的锂电。

钠电为何能引发学者兴奋?相比锂电,它在生产和运营成本上有望大幅下降。不仅如此,这类电池的着火概率更低,工作温度范围也更宽阔——甚至能在零下40摄氏度的环境中稳定运行。

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陈汉胜是Unigrid的掌舵人,带领团队开发了这款新型储能电池。

不过,业界尚未就钠电的最优设计方案取得共识。更值得关注的是,近年来美国初创在这条赛道并非一帆风顺——多家公司已然折戟。

眼下中国已成为全球钠电产业的重镇,美国对手若要实现追赶,势必要投入更多心血。

美国企业的吸引力在于一个诱人前景:打造完全以本土供应链支撑、从原料到成品的国产电池。

这与锂电领域的局面截然不同——后者中国已掌控从原材料挖掘到制成品生产的整条链路。

颇为讽刺的是,正是中国的先发优势帮助了Unigrid进入市场。该公司目前的电池芯体仍由中国生产,并非美国本土制造。

对于这一现状,陈先生表示公司可灵活调整采购策略。他坦言,未来公司有意从美国供应商采购电芯——虽然成本结构可能会随之改变。

还有另一个细节需要关注:Unigrid的电池阴极中加入了铬-3(三价铬)。在充放电过程中,电子在阴阳极之间循环流动。

剑桥大学教授克莱尔·格雷(同时也是电池初创Nyobolt的联创)指出了一个隐忧:在某些条件下,三价铬可能蜕变为六价铬——一种已知的有毒致癌物。

她对BBC表达了她的想法:”若要依靠钠作为核心卖点突出安全性,就不应在配方中纳入易引发争议的元素。”

英国华威大学的伊凡娜·哈萨独立于Unigrid进行研究,她也认同一个风险:高充电状态下三价铬可能演化为六价铬。但她提供了一条破局之路——通过精准调控电池内部电压,可以化解这一隐患。

她对BBC表示,Unigrid的化学安全测试成绩表现令人瞩目。

陈先生则向BBC反驳,外界对材料毒性的担忧被过度渲染了。他强调公司产品已通过欧洲销售许可与安全检验,美国市场的审批流程也在推进。

他补充解释,在第三方严格测试下——包括多次过度充电尝试——都未能在电池中激发六价铬的出现。这说明他们的设计具有足够的安全裕度。

电池性能和使用寿命最终取决于两个关键因素:正极素材的选择,以及分隔正负极的电解液配方。

也有制造商采取了不同路径——他们放弃铬,转而采用硬碳或焦磷酸钠铁(NFPP)作为正极材料。

格雷教授的观察是,这几年业界对钠电可靠性的信心在持续上升,这促进了这项技术在电网储能应用中的推广。

根据去年底的市场数据,作为廉价锂电代表的磷酸铁锂电池成交价约为81美元/千瓦时。相比之下,Unigrid的钠电产品定价为100美元/千瓦时(折合人民币670元或新台币3190元)。

接受采访的多家企业预测,伴随产业规模扩大,钠电成本有望降至30美元/千瓦时。

但业内分析普遍指出,这种幅度的成本下滑还需要经历较长的时间过程。

能量密度是钠电的另一块短板——相比锂电,同等电量的钠电产品会更显笨重、更占空间。

尽管近年来这项技术不断迭代升级,但在手机等便携式高耗能设备中出现的可能性依然微乎其微。

业界的普遍判断是,钠电的市场定位在大规模储能领域。

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从左至右,翡翠电池实验室的三位联创——史塔克斯、施洛德与贝尔,机构坐落西雅图。

翡翠电池实验室的创办人兼首席执行官贝尔描绘了一幅蓝图:钠电将掌控整个储能市场的80%份额。

关于研发的具体细节,贝尔采取了保密策略。

不过他坦言,首代产品的开发同样绕不过中国电芯——这款供车辆使用的12伏辅助电池,目前已在美国多家商业车队的运营中。

贝尔打趣地向BBC说,他们经过市场调研发现这个领域无人问津,所以翡翠电池实验室决定做吃螃蟹的先驱。

下一步的规划明确无误:为美制钠电设计全新的阳极材料。

另一家企业高峰能源(Peak Energy)则选择了另一条道路。这家分别在加州和科罗拉多州设立总部的公司,在今年中旬宣布与通用汽车建立战略伙伴关系。双方的宏大目标是在美国打造本土钠电产业链,为电网的大规模储电提供保障。

类似地,高峰能源在初期也需借助中国电芯。但总裁兼联创卡梅伦·威尔斯透露,他们筹划在2028年底前与通用汽车共同在密西根州建设本土制造工厂。

威尔斯充满信心地宣称,中国在钠电领域的优势并非牢不可破的堡垒。

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Alsym是美国企业,其钠离子电池产品纯正「美国血统」。

美国企业之所以对前景充满信心,很大程度上源于数据中心带来的能源需求暴涨。讽刺的是,这些算力基地本身正在加剧美国的温室气体排放。

这股趋势并非美国独有——从英国到世界其他地区,数据中心的用电需求都在攀升。

俄勒冈州的ESS Tech公司负责人巴克利看到的是满目机遇。

他阐述道,钠电能有效实现再生能源向数据中心的高效配置。更重要的是,由于钠电的散热需求相对温和,其长期运维成本有望低于锂电方案。

ESS Tech与美国同行Alsym已开始协同发力。这家企业计划在2027年交付数百兆瓦时规模的美国本土生产钠电产品。

哈萨教授对BBC坦言,钠电的大规模商用之路会充满荆棘与挑战。

她进一步强调,虽然钠电在安全性评分上普遍高于锂电,但火灾风险并非完全消除。

然而即便困难重重,她依然对未来持乐观态度。一旦哪家企业能够成功突破,就能为再生能源的消纳打开新的局面——既能减少清洁电力的浪费,也有望推动整体能源成本的下行。”我对这项技术充满信念,”哈萨教授最后说道。


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