电极材料采用廉价丰富的钠和锰,同时采用水性电解液,这就更安全,更便宜,胜过锂离子电池使用的有机电解液。
阿奎昂能源公司(Aquion Energy)这家公司正在制作低成本电池,用于大规模电力储存,公司已选定首所工厂的场地,而且表示,已筹得所需融资,用于建厂。
电池制备:阿奎昂能源公司最近宣布,计划改造这所工厂,这所工厂以前生产索尼电视,改造后要制造大型电池,用于太阳能发电厂。
这家公司希望,它的新颖的电池技术,可以让全球14亿没有通电的人用上电,而且无需接通电网。
阿奎昂公司工厂的这一场地,很空旷,是原先的索尼(Sony)电视机厂,就在匹兹堡(Pittsburgh)附近。最初的生产能力是每年“数百”兆瓦时的电池,这家公司并不想具体说明。它也没有说筹集到多少资金,以及从何处筹来,只是提到,有一些来自宾夕法尼亚州(Pennsylvania),而且有500万美元形式上是研发补助金,来自联邦政府。
预计会首先用于像印度这样的国家,那里有数亿人处于大城市以外的社区,没有接通电网,也没有任何可靠的其他电源。这些社区大多使用柴油发电机供电,但是,石油价格高,太阳能电池板价格低,因此,某些情况下,安装太阳能更便宜。
为了存储白天发的电,供夜间使用,这些社区就需要电池系统,要能够处理任何级别的用电,从几十千瓦时到几兆瓦时都可以,阿奎昂公司首席执行官斯科特•皮尔森(Scott Pearson)说。这种系统就不必要使用长距离输电线路,因为采取大致相同的方式,手机发射塔使这些社区用上了手机通信服务,而且是在他们有地面线路之前。
最终,阿奎昂公司计划,把大量电池卖给一些有电网的国家。在需求高峰时期,它们可以供电,弥补电力波动,大型风电场和太阳能电厂都会使电网产生波动。这些应用需要几十到几百千兆瓦时的储存值,以给它们供电。阿奎昂公司需要提高生产能力。要与天然气发电厂竞争,尤其是在美国,天然气非常便宜,这就意味着,要等到规模经济把成本降下来。
这家公司表示,它最初希望生产的电池在每千瓦时300美元以下,远远低于传统的锂离子电池(lithium-ion batteries)。铅酸蓄电池(Lead-acid batteries)比阿奎昂公司的电池更便宜,但它们只能使用两年或三年。阿奎昂公司的电池可充电5000次,而且可持续使用十多年,这样的使用情况是,每天充电一次。到目前为止,这家公司测试电池已有几年了。
杰伊•惠特克(Jay Whitacre)是卡内基-梅隆大学(Carnegie Mellon University)材料科学与工程教授,他开发了阿奎恩公司的技术,并创办了这家公司,他说,成本需要下降到低于每千瓦时200美元,才能进行并网应用。要降低到这个价格,而且生产能力要达到千兆瓦时的规模,“这需要很长的时间,”他说。“但是,你必须从某个地方开始。”
惠特克开发这些电池,低成本和耐久性是一开始就考虑的。寻找潜在的电极材料时,他局限于廉价、丰富的元素,最后选定了钠(sodium)和锰(manganese)。他也选择了水性电解液,这就更安全,更便宜,胜过锂离子电池使用的有机电解液。反过来,这又让他可以用廉价的生产设备进行制造。为了降低成本,公司制作电池时使用的设备,通常都用于生产食品或阿司匹林。宾夕法尼亚州的工厂建设即将开始,第一阶段预计明年完工。
“有些论文提出新的电池材料,看起来很好,直到你看到限制性条件,了解到它们如何制作,”惠特克说。“我们从一开始就专注于制作技术。”