鐵-空氣電池

或?qū)⒅厮軆?chǔ)能格局

【Energy Digital網(wǎng)12月3日?qǐng)?bào)道】

可再生能源對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能解決方案的需求日益迫切，鐵-空氣電池迅速崛起，成為鋰離子電池的高性價(jià)比替代品。

可再生能源交易所(Renewable Exchange)商務(wù)總監(jiān)馬克?勒弗里奇（Mark Loveridge）表示，2025年最令人振奮的清潔技術(shù)革新，或許藏于“鐵銹”之中。馬克等業(yè)內(nèi)人士愈發(fā)關(guān)注，這一物質(zhì)如何在減緩氣候變化中發(fā)揮作用。

可再生能源系統(tǒng)當(dāng)前正面臨著挑戰(zhàn)，與化石燃料不同，太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘍?chǔ)存。這也意味著，一旦遇到無(wú)風(fēng)無(wú)日照時(shí)段，能源供應(yīng)便可能陷入短缺。

破解儲(chǔ)能困局

數(shù)十年來(lái)，鋰離子電池始終是儲(chǔ)能領(lǐng)域熱門話題，小到手機(jī)，大到電動(dòng)汽車等各類設(shè)備均由其提供動(dòng)力。

然而，2025年臨近年末，一種化學(xué)性質(zhì)截然不同的替代技術(shù)，已從實(shí)驗(yàn)室研究成功邁向電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用的階段。

馬克稱：“鋰離子電池壟斷市場(chǎng)已數(shù)十年，2025年或?qū)⒊蔀殚L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（LDES）的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而鐵-空氣電池正引領(lǐng)這場(chǎng)變革?！?/p>

這類電池的工作原理是鐵的氧化還原反應(yīng)。放電時(shí)，電池吸納空氣中的氧氣，鐵顆粒轉(zhuǎn)化為鐵銹（氧化鐵）并釋放能量。充電時(shí)，電流則將鐵銹還原為金屬鐵，電池同步釋放氧氣。

超長(zhǎng)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)

鋰離子技術(shù)的主要短板在于儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)。它只能滿足2至4小時(shí)的短時(shí)供電需求，因此如果要填補(bǔ)可再生能源的發(fā)電空白，經(jīng)濟(jì)上便不具備可行性。而這正是鐵-空氣技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)所在。

馬克表示：“鐵-空氣電池的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)可超100 小時(shí)。即便無(wú)風(fēng)無(wú)日照，太陽(yáng)能與風(fēng)能也能持續(xù)供電，保障各類用電需求不中斷。”

憑借遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電池的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，鐵-空氣電池系統(tǒng)有望取代化石燃料調(diào)峰電廠。馬克補(bǔ)充道：“該技術(shù)是電網(wǎng)級(jí)脫碳的理想之選，尤其在可再生能源發(fā)電遭遇連續(xù)數(shù)日低谷時(shí)。”

從理論到實(shí)踐

今年，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從理論構(gòu)想向?qū)嶓w基礎(chǔ)設(shè)施的快速跨越。

馬克指出：“2025年，荷蘭Ore Energy公司推出全球首個(gè)并網(wǎng)鐵-空氣電池，美國(guó)福姆能源公司（Form Energy）則募集超4億美元資金，推動(dòng)該技術(shù)邁入商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用階段?！?/p>

2025年7月，Ore Energy公司在代爾夫特的試點(diǎn)項(xiàng)目成功并網(wǎng)，這一成果或?qū)⒊蔀闅W洲市場(chǎng)的重要技術(shù)驗(yàn)證標(biāo)桿。該項(xiàng)目證明，這類系統(tǒng)可安全接入人口密集的城市環(huán)境之中。

在美國(guó)，福姆能源公司于西弗吉尼亞州威爾頓的一座舊鋼廠，建成并啟用了商業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)工廠。目前，該公司正努力完成與?？巳麪柲茉矗╔cel Energy）、佐治亞電力（Georgia Power）等主要公用事業(yè)企業(yè)的訂單，相關(guān)項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2025年末至2026年陸續(xù)投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

地緣與生態(tài)雙重利好

除技術(shù)突破外，鐵-空氣電池更蘊(yùn)藏著顯著的地緣政治價(jià)值。

清潔能源轉(zhuǎn)型從對(duì)化石燃料的依賴，轉(zhuǎn)向?qū)︿嚒⑩?、鎳等稀土礦物的依賴，而這些礦物儲(chǔ)量日漸稀缺，爭(zhēng)奪也日趨激烈。使用鐵-空氣電池則可完全避免這一困局，其制造僅依賴鐵、空氣、水三種儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉的材料。

這種材料上的先天優(yōu)勢(shì)，有望轉(zhuǎn)化為國(guó)家能源戰(zhàn)略的穩(wěn)定性與安全性，減少資源爭(zhēng)奪引發(fā)的沖突，同時(shí)簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈。

此外，這類電池的環(huán)境屬性與循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念高度契合，其活性材料無(wú)毒無(wú)害，使用完后易于回收利用。

需明確的是，這類電池并非為電動(dòng)汽車、智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)。相較于鋰離子電池，它們體積更大、重量更沉，效率也相對(duì)較低。然而，對(duì)于安裝在風(fēng)電場(chǎng)旁混凝土基座上的靜態(tài)儲(chǔ)能設(shè)備而言，這些特性反而是適配之選。

儲(chǔ)能技術(shù)推廣的核心考量是每千瓦時(shí)的成本，鐵-空氣電池的目標(biāo)定價(jià)是低于每千瓦時(shí)20美元，僅為鋰離子電池成本的一小部分。這種經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)能讓公用事業(yè)公司大規(guī)模儲(chǔ)存能源，且不會(huì)給電網(wǎng)財(cái)務(wù)帶來(lái)負(fù)擔(dān)。

更為關(guān)鍵的是，這類電池的出現(xiàn)能擺脫對(duì)稀土礦物的依賴，讓這些稀缺資源在尚無(wú)替代方案的氣候技術(shù)領(lǐng)域得到充分使用。

隨著能源行業(yè)的迭代升級(jí)，我們所追求的可靠可持續(xù)供電電網(wǎng)，或許終將依托地球上最常見(jiàn)的金屬——鐵來(lái)構(gòu)建。

馬克總結(jié)道：“關(guān)注能源未來(lái)的人，務(wù)必緊盯鐵-空氣電池。它不僅是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，更可能成為重塑能源行業(yè)的變革之力?！?/p>

編譯：耿 語(yǔ)（新能源部）

審校：高英博（新能源部）

編輯：耿 語(yǔ)（新能源部）