無須擔心火災、可使用 30 年的「水系電池」終於進入量產階段

用水，儲存電力。……聽起來有點可疑，但似乎沒問題。美國電池新創公司 EnerVenue 似乎已在中國常州市啟動「水系電池」的量產線。這種儲能電池宣稱不會起火，並能承受 3 萬次充放電。所謂「水」指的是內部的液體首先，這個名稱容易讓人誤會，水系電池並不是從水中產生電力。電池內部裝有作為電力通道的液體（電解液）。以手機的鋰離子電池來說，這是容易燃燒的有機溶劑。因此一旦電池損壞或發熱，就可能「砰！」地起火。水系電池則是將這種液體替換成以水為基礎的溶液。也就是說，它不是「用水運作的電池」，而是「把可能燃燒的液體換成水的電池」。由於電解液不會燃燒，因此鋰離子電池最令人害怕的熱失控火災較不容易發生。不過，內部是將氫氣密封在容器中的結構，所以並不是「零風險」。EnerVenue 說明，發生異常時，設計會透過安全閥排出蒸氣。哈伯太空望遠鏡的電池也是如此內部採用的化學技術是鎳氫氣電池（Ni-H2）。據說這種方式已在哈伯太空望遠鏡與國際太空站使用數十年。充電時，內部會產生氫氣並累積在密封容器中。放電時，氫氣會還原成水。這個過程會不斷重複。（順帶一提，這和充電電池等產品常見的「鎳氫電池」是不同的東西。前者是讓氫氣被金屬吸收，而這種電池則是將氫氣以氣體狀態儲存在容器中。）然而，這種電池在太空領域其實曾經「退休」過一次。2010 年代後半，因為鋰離子電池更輕、能儲存更多電力，它讓出了位置。EnerVenue 則用便宜的材料重新製造這種電池，將它帶回地面。它在太空中敗給鋰離子電池的原因是「重量」，但如果固定設置在地面上，重量就不會是那麼大的問題。每天 3 次可使用 30 年圖片：EnerVenue該公司表示，設計壽命為 3 萬個循環。即使每天完整充放電 3 次，計算上也能使用 30 年。該公司比較指出，鋰離子蓄電池可使用 8,000～1 萬個循環，約 7～10 年就需要更換或擴充。可以想像成它的持續運作時間，幾乎和 35 年房貸的還款期間一樣長。CEO Henning Rath 表示，這是「不會逐漸劣化的資產，而是像基礎設施一樣運作的電池」。因此，他們鎖定的競爭對手也不是鋰電池，而是抽蓄發電、壓縮空氣儲能等「設備」。缺點當然也不少那麼，它是否完美無缺？倒也不是。首先，原本的弱點「又重又占空間」並沒有改變，所以大概不會有搭載在智慧型手機或 EV 上的一天。比較不顯眼的一點是，EnerVenue 將可使用的溫度範圍設定為「−10～45℃」，看來不太擅長應付寒冷地區。−10℃這種溫度，就算在北海道也很容易遇到。此外，能量損耗也比鋰電池稍大。取出儲存電力時的效率，會依條件落在 80～90%。該公司公開的 2023 年試算（由美國 Storlytics 公司進行）顯示，充放電效率相較於鋰電池約 96%，約為 90%。計算結果顯示，20 年間因損耗造成的損失金額，將是鋰電池的 3～4 倍。不過，同一份試算的結論是：「由於不需要更換或擴充，整體而言 EnerVenue 反而比較便宜」。但這是該公司發放的資料，而且談的是前一代產品，因此還是先打個折扣聽聽就好……雖然這次產品的數據尚未公開，但一般認為，水系電池放著不管時，電力容易一點一點流失（自放電），因此應該仍有持續改善的空間。先從油田開始 這安排很有意思！圖片：EnerVenue話雖如此，3 萬次循環和 30 年，目前都還只是「設計值」。第四代電池單元將從 2025 年 11 月開始實際運作，實績還有待累積。他們過去也曾以「技術尚未跟上」為由，撤回 2023 年宣布的肯塔基州工廠計畫。價格也尚未公開，因此導入時可能比鋰電池更昂貴，這點需要先做好心理準備。接下來據說會導入能發揮其特色的場所，這就讓人信服了。第一個大型客戶是中國北部的油田。相當於 11MWh、共 26 個貨櫃的設備，據說將從 12 月開始出貨。從最不能容許發生火災的地方開始使用，這樣的安排確實合乎邏輯。因重量而被逐出太空的電池，如今在不必在意重量的地面上東山再起。總覺得，這算是個不錯的故事吧。來源：EnerVenue、Interesting Engineering、pv magazine USA、ESS News、Technology Networks、TriplePundit、Solar Builder、electronicsforu、Inspenet、ScienceDirect Topics、Wikipedia◎本文經 Gizmodo 授權刊登，原文發表於此，作者為長谷川賢人。本文初稿由 Cool3c 使用 AI 協助翻譯，並經人工審校確認。