Form Energy公司打造“锈电池”，原料使用铁和水，原理类似于金属生锈

我敢打赌，你可能没怎么思考过电池内部的液体是什么。

这种被称为电解质的液体是电池的关键成分之一，它决定了电池的工作方式和安全性。如今，我看到越来越多的电池制造商开始讨论在电解质中使用一种有趣的成分：水。

今天，为电动汽车和笔记本电脑供电的锂离子电池必须使用碳酸亚乙酯等有机溶剂来充电，至于原因我们稍后会说。

但是，能够依靠水的化学物质可能意味着更安全的电池。随着我们在电网的大型能量存储系统中使用更多的电池，这可能是一个很关键的优势。

我最近写过一家名为 的替代电池制造商，该公司刚从美国能源部获得了巨额贷款。现在，让我们深入了解 和其他电池制造商如何利用水改变电池化学成分。

热门话题：电池安全性

谈论锂离子电池和安全性可能并不容易，因为网上有很多错误信息。但值得深入研究的是，为什么这么多替代电池制造商在谈论其技术时着重强调安全性。

锂离子电池有时会着火，通常是在它们损坏或过热时，会在一个称为热失控的过程中引发化学反应。使用锂离子电池的设备通常都有安全系统来管理这种风险。例如，电动汽车在电池组四周安装了冷却系统。

但事情偶尔还是会出错。制造缺陷时有发生，就像在雪佛兰 Bolt 车型上出现的起火事故。目前还不完全清楚电动汽车起火的频率，尽管一些数据表明，这种频率远低于传统汽车。但另一方面，一旦起火，电动汽车比传统汽车火势更大，而且更难扑灭。

随着我们开始在电网上部署电池，安全问题可能会变得更加重要。与此同时，随着我们在电网上引入更多的可再生能源，人们越来越需要大规模的储能装置，例如，可以储存太阳能生成的电并在夜间使用。

这些存储系统有利于减少排放，但它们也可能出现问题。据报道，2023 年夏天，纽约电网上的大型固定存储装置发生了几起电池火灾。

火灾中没有人员受伤，损坏主要限于电池本身。但是一连串的火灾听起来很糟糕。

人们也越来越担心纽约市电动自行车引发的火灾。这些火灾可能是致命的，主要是由错误维修或使用不合格电池的电动自行车引起的，这凸显了对电池进行监管和严格质量控制的必要性。

归根结底，锂离子电池会着火。这种情况并不经常发生，而且有很多安全控制措施可以有效地管理风险。但一些电池制造商希望制造出根本不会着火的替代电池。

用水灭火

几十年来，锂离子化学已经经过了无数优化，可以将大量能量封装到一个小巧轻便的装置中，并提供大量电力。

优化的一部分是液体电解质：标准的锂基电池使用混合了盐的有机溶剂来充电放电。从理论上讲，电池可以使用水作为溶剂，但通常不会这样做。

原因在于，锂离子电池中常用的高电压是提供高功率所必需的，而高电压会将水分解为氢气和氧气。

但当我们讨论电网的大型能量存储设备时，需要达成的目标有所变化。研究人员和公司希望降低电池成本，而不是专注于将大量能量封装在一个小电池中。

因此，用于电网存储的电池可能会做出一些妥协。它们可能不需要快速充电和放电，也不需要做到尽可能地小巧和轻便。

这为使用铁和锌等较重材料开辟了可能性。由于所需的功率和电压更低，公司可以使用掺有盐的水作为电解质。

这有助于节省成本，使电池更容易制造，也有助于提高安全性。显而易见，想点燃水基电池并不是一件容易的事。

随着一些公司开始在商业化方面取得进展，他们正看到在替代电池中使用水的好处。

是为电网制造替代电池的领导者之一。该公司的电池有时被称为“锈电池”，因为它们使用铁和水，其反应类似于暴露在湿气中金属生锈的反应。

在网站上宣传其电池的安全性，称这些系统“没有热失控的风险”。今年早些时候，该公司在西弗吉尼亚州的一家工厂正式破土动工。

（来源：AI 生成）

也在使用锌作为主要阴极成分，并用水基电解质制造电池。

当我询问 的研发副总裁弗朗西斯·瑞彻思（），它研发的电池化学技术的优势是什么时，他首先提到的是安全性：“第一，它是安全的。这是一种不易燃的技术。”

替代电池面临着很多挑战，比如在价格上处于劣势：锂离子电池已经存在了几十年，成本已经十分低廉。但拥有更多的选择也有潜在的好处，包括可以缓解大型电池安装安全问题的大型系统。

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作者简介：凯茜·克龙哈特（Casey Crownhart），是《麻省理工科技评论》的气候记者，专注于可再生能源、交通以及技术如何应对气候变化。她还曾是一名自由科学和环境记者，为 Popular Science 和 Atlas Obscura 等媒体撰稿。在从事新闻工作之前，她是一名材料科学的研究员。

支持：Ren

运营/排版：何晨龙

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