成本只有锂电1/10的新型碳氧电池

2024-12-12127

你听说过用碳和氧气就能造的电池吗？

这种电池不需要锂、钴等金属，电池必需金属元素含量降到了1%。
并且这种电池能量存储时间可超过100小时，但成本是同级别锂离子电池的十分之一。

投资公司负责人表示：“这是一种具有巨大潜力的长期储能方式。未来我们只需要太阳能和风能就能给单个家庭，甚至整个电网供能。”

而这项技术，源于NASA的火星探测器……

究竟是什么样的电池？这种电池真的会改变未来的供能方式吗？

低成本、高能量密度

这种新型碳氧电池是一种储能电池，具有长期储能、超低成本、高能量密度、高往返效率的特点。
简单来说，碳氧电池的技术原理是，在电力作用下，二氧化碳分解为固体碳和氧气，这种吸热的化学反应可以储存能量。
在放电时，氧化固体碳产生二氧化碳，化学反应放热，即释放能量。
这不就是初中化学学的，木炭在氧气中充分燃烧，碳和氧气在点燃条件下生成二氧化碳嘛！
只不过电池反应要更温和，并且使用了其他技术让过程可逆。
也难怪研究团队介绍说，我们的电池“基于自然的化学原理”。

在使用的时候，这种碳氧电池可以提供超过100小时的能量存储，同时因为碳等活性成分十分便宜，电池成本是储能锂电池的十分之一。
并且，这种电池能量密度是储能锂电池的三倍，因此可以缩小电池的体积。
一般的储能电池，即储能蓄电池，主要用来储存太阳能或风力发电设备产生的电能。
现在主流的储能电池是锂离子电池，宁德时代、亿纬锂能都有储能锂电池产品，可以用于电力储能、户用储能，以及制造便携式储能电池等。
而如今电网使用的锂离子储能电池要么价格高，要么持续时间短。
这种电池技术确实解决了这两个问题。

碳氧电池源于火星

这个团队的负责人叫Chris Graves，是一位从NASA跳槽的科学家。
Graves原来在NASA参与了“毅力号”的火星氧气原位资源利用实验，他参与开发的MOXIE装置可以利用火星大气中的二氧化碳生产氧气。
Graves也受到实验的启发。他认为可以使用相同的固体氧化物电解法，以非常便宜的方式储存清洁能源。
因此，Graves在2018年成立了Noon Energy（正午能源）研究这种电池。
最近公司获得了2800万美元（约合人民币1.9亿）的A轮融资，由沙特阿美（Aramco Ventures）和 Clean Energy Ventures 领投。
这笔融资将用于促进电池技术商业化，公司之前也获得过300万美元（约合人民币2036万）的种子轮融资。
目前公司研究团队有10个人。Graves表示要扩大规模，公司官网也发布了招聘信息。
根据计划，Graves的团队会在两年内将电池推向市场。
如果碳氧电池能实现市场化，那么风能、太阳能发电厂将取代现有的化石燃料、天然气发电厂，人类可以大规模使用更清洁、可再生的能源。
这听起来，好像十分完美？

理论可行，但已有竞争对手

首先，这种电池技术在理论上是可行的。
在2021年，有研究团队在Nature子刊上发表过一篇论文，内容评估了长时储能技术（LDES）。
论文的结论是，对于长时储能技术来说，最大的影响因素是能量存储成本和排放效率。
一项长期储能技术必须能以非常廉价的方式储存大量能量，且使用时间至少超过100小时，才有可能取代现有的清洁能源技术。
Graves团队的技术恰好能满足廉价、使用时间长的条件。

但也有问题。
截至目前，Graves团队还没有公开碳氧电池更详细的参数，也没有能够演示的产品，更没有公开的现场测试。
可以说现在的碳氧电池还是一种“实验室产品”。
同时，产品已经有了竞争对手：也能运行100小时以上的铁-空气电池。
这种电池来自Form Energy，特斯拉电池开发前负责人担任公司CEO，创始人还有麻省理工的教授。
而这家公司已经筹集到6.5亿美元（约合人民币44亿）的资金，和明尼苏达州第二大电池公司签订了安装合同，正在建造生产工厂，预计明年就可发货。

Form Energy的进展明显更快一点。

至于碳氧电池能否满足长时储能的市场需求，Graves表示这要看在哪里部署。
而Graves认为碳氧电池最合适的地方，则是全美屋顶太阳能普及率领先的夏威夷。