美企復活古董電池，成本僅為鋰電池1-4，儲能市場或迎變革

用鐵和鈉這兩種廉價又豐富的元素，美國初創公司Inlyte Energy成功復活了一項四十多年前的電池技術，造出了鐵鈉電池。

這種電池成本僅為鋰電池的四分之一，還兼具極致安全性和長壽命，在當下的儲能市場里，算得上是一股獨樹一幟的清流。

前不久，該電池已在其英國工廠完成驗收測試，正式從實驗室邁向產業化，系統整體效率高達83%，逼近鋰電池系統85%的下限，更顯著高于其他長時儲能技術40%至70%的效率區間。下面我們就來詳細聊聊這項復古又新潮的技術。

鐵鈉電池的核心配置并不復雜，正極是鐵，負極是鈉，中間的隔膜并非傳統高分子材質，而是一種叫貝塔氧化鋁的固體陶瓷電解質，它只允許鈉離子通過。

正極一側還配有二次電解質，也就是四氯鋁酸鈉這種鈉鹽。負極的鈉和四氯鋁酸鈉都處于熔融態，簡單說就是高溫融化后的液態，類似巖漿的狀態。

之所以采用這種形態，是因為電池內部沒有液態溶劑，只有熔融態才能讓離子順利遷移，這就要求電池必須在250攝氏度左右的高溫環境下運行。

放電時，負極的鈉失去電子變成鈉離子，電子通過外部電路流向正極，鈉離子則穿過貝塔氧化鋁陶瓷隔膜抵達正極區域，與外部電路傳來的電子、正極的氯化鐵發生反應，生成鐵和氯化鈉。

而熔融態的四氯鋁酸鈉會起到傳遞鈉離子、維持氯離子平衡的作用，整個過程能提供2.3至2.5伏的電壓平臺，雖不算高但完全夠用。

由于250攝氏度遠低于鐵的熔點，正極的鐵會始終保持固態，不會融化。充電過程則完全相反，鈉離子反向穿梭回負極，完成循環。

很多人會疑惑，高溫運行是否會耗費大量能量。其實啟動時確實需要預熱，將鈉和二次電解質加熱到熔融態，消耗一定電力，但運行起來后溫度就能自維持。

一方面系統有完善的絕熱措施，能最大限度減少熱量損失；另一方面電池化學反應產生的焦耳熱和反應熱，可補償輕微散發的熱量，僅在長期靜止后需要重新加熱恢復最佳工況。

這也是它電芯級效率能達90%、系統級效率83%的關鍵，即便高溫運行，能耗也控制得很好。憑借優良的絕熱設計，它還能在零下30度至零上50度的環境中正常工作，且絕熱設計集中在模塊層，模塊越大成本越易攤薄，目前已造出超過300千瓦時的大型模塊，是全球同類型最大規格。

鐵鈉電池并非全新發明，其技術原型是四十多年前的Zebra電池，這個名字源于非洲沸石電池研究的縮寫。

這種鈉金屬氯化物電池最早由南非科學家提出，1970年代后期約翰·古迪納夫博士提出概念并設計成型，1986年專利正式公布，80年代后期曾授權英國公司商業化，應用于軍事和交通領域，后來因鋰電池崛起逐漸淡出視野。

技術的輪回在2021年上演，斯坦福大學一位研究員創立了Inlyte Energy，2022年收購了當年的英國公司，還從通用電氣、特斯拉招募大量人才專攻這項技術。

他們對原版電池做了關鍵改良，最核心的就是將正極從鎳基材料換成了鐵基材料。原版技術最初也嘗試過鐵基，因反應動力學慢、副反應多、電壓平臺低才改用鎳基。

而如今鐵鈉電池主打儲能場景，無需像當年的動力電池那樣追求高電壓，且鐵的成本遠低于鎳。通過對鐵基材料做顆粒級優化、調整二次電解質成分、改進制造工藝，全新的鐵鈉電池成功實現產業化，這項沉寂近半個世紀的技術得以重見天日，也因此獲得了美國能源部的資助。

鐵鈉電池能受到資本關注，核心在于它在電化學儲能領域的獨特優勢。和主流鋰電池相比，安全性是首要賣點。

雖然高溫運行看似反直覺，但它沒有鋰電池的有機電解液，不會釋放氧氣，本身適配250攝氏度高溫環境，再加上絕熱設計，對熱量積累耐受性極強，安全性天生更優。

成本方面，鐵、鈉、氯化物等原材料廉價易得，無需鋰電池所需的貴金屬和鋰資源，可實現本土化生產，大規模部署時經濟性凸顯。壽命上，它能達到20年使用壽命，7000至10000次循環后無明顯衰減，這也是鋰電池難以比擬的優勢。

和全釩液流電池、鋅溴液流電池等其他儲能技術相比，鐵鈉電池83%的系統效率更具競爭力，在長時儲能領域能提供更好的氣候韌性，適合部署在高火災風險地區，可完美彌補鋰電池在特定場景的不足，形成儲能市場的互補格局。

但鐵鈉電池終究只是替代選項，暫時無法撼動鋰電池的地位。它的能量密度僅約100瓦時每千克，不及最基礎的磷酸鐵鋰電池，在對能量密度有要求的場景中缺乏競爭力。

更關鍵的是，這條技術路線鮮有大廠布局，目前僅美國、澳大利亞等少數國家的初創企業在推進，未來雖可能通過示范項目獲得一定市場存在感，但要形成規模效應難度極大。

畢竟鋰電池儲能的綜合優勢顯著，仍是當前的主流趨勢。你認為美國這項鐵鈉電池技術能走得通嗎？歡迎留下觀點。