双碳研究 | 铁-空气电池或将重塑储能格局

铁-空气电池

或将重塑储能格局

【Energy Digital网12月3日报道】

可再生能源对长时储能解决方案的需求日益迫切，铁-空气电池迅速崛起，成为锂离子电池的高性价比替代品。

可再生能源交易所(Renewable Exchange)商务总监马克・勒弗里奇（Mark Loveridge）表示，2025年最令人振奋的清洁技术革新，或许藏于“铁锈”之中。马克等业内人士愈发关注，这一物质如何在减缓气候变化中发挥作用。

可再生能源系统当前正面临着挑战，与化石燃料不同，太阳能、风能等清洁能源难以实现规模化储存。这也意味着，一旦遇到无风无日照时段，能源供应便可能陷入短缺。

破解储能困局

数十年来，锂离子电池始终是储能领域热门话题，小到手机，大到电动汽车等各类设备均由其提供动力。

然而，2025年临近年末，一种化学性质截然不同的替代技术，已从实验室研究成功迈向电网实际应用的阶段。

马克称：“锂离子电池垄断市场已数十年，2025年或将成为长时储能（LDES）的转折点，而铁-空气电池正引领这场变革。”

这类电池的工作原理是铁的氧化还原反应。放电时，电池吸纳空气中的氧气，铁颗粒转化为铁锈（氧化铁）并释放能量。充电时，电流则将铁锈还原为金属铁，电池同步释放氧气。

超长储能时长

锂离子技术的主要短板在于储能时长。它只能满足2至4小时的短时供电需求，因此如果要填补可再生能源的发电空白，经济上便不具备可行性。而这正是铁-空气技术的核心优势所在。

马克表示：“铁-空气电池的储能时长可超100 小时。即便无风无日照，太阳能与风能也能持续供电，保障各类用电需求不中断。”

凭借远超传统电池的储能时长，铁-空气电池系统有望取代化石燃料调峰电厂。马克补充道：“该技术是电网级脱碳的理想之选，尤其在可再生能源发电遭遇连续数日低谷时。”

从理论到实践

今年，这项技术实现了从理论构想向实体基础设施的快速跨越。

马克指出：“2025年，荷兰Ore Energy公司推出全球首个并网铁-空气电池，美国福姆能源公司（Form Energy）则募集超4亿美元资金，推动该技术迈入商业化规模应用阶段。”

2025年7月，Ore Energy公司在代尔夫特的试点项目成功并网，这一成果或将成为欧洲市场的重要技术验证标杆。该项目证明，这类系统可安全接入人口密集的城市环境之中。

在美国，福姆能源公司于西弗吉尼亚州威尔顿的一座旧钢厂，建成并启用了商业化规模的生产工厂。目前，该公司正努力完成与埃克塞尔能源（Xcel Energy）、佐治亚电力（Georgia Power）等主要公用事业企业的订单，相关项目预计于2025年末至2026年陆续投产运营。

地缘与生态双重利好

除技术突破外，铁-空气电池更蕴藏着显著的地缘政治价值。

清洁能源转型从对化石燃料的依赖，转向对锂、钴、镍等稀土矿物的依赖，而这些矿物储量日渐稀缺，争夺也日趋激烈。使用铁-空气电池则可完全避免这一困局，其制造仅依赖铁、空气、水三种储量丰富、价格低廉的材料。

这种材料上的先天优势，有望转化为国家能源战略的稳定性与安全性，减少资源争夺引发的冲突，同时简化供应链。

此外，这类电池的环境属性与循环经济理念高度契合，其活性材料无毒无害，使用完后易于回收利用。

需明确的是，这类电池并非为电动汽车、智能手机等移动设备设计。相较于锂离子电池，它们体积更大、重量更沉，效率也相对较低。然而，对于安装在风电场旁混凝土基座上的静态储能设备而言，这些特性反而是适配之选。

储能技术推广的核心考量是每千瓦时的成本，铁-空气电池的目标定价是低于每千瓦时20美元，仅为锂离子电池成本的一小部分。这种经济优势能让公用事业公司大规模储存能源，且不会给电网财务带来负担。

更为关键的是，这类电池的出现能摆脱对稀土矿物的依赖，让这些稀缺资源在尚无替代方案的气候技术领域得到充分使用。

随着能源行业的迭代升级，我们所追求的可靠可持续供电电网，或许终将依托地球上最常见的金属——铁来构建。

马克总结道：“关注能源未来的人，务必紧盯铁-空气电池。它不仅是一项技术创新，更可能成为重塑能源行业的变革之力。”

编译：耿 语（新能源部）

审校：高英博（新能源部）

编辑：耿 语（新能源部）