鈉離子電池：「美國製造」能超越中國嗎？

• • Author, 克里斯·巴拉紐克 （Chris Baraniuk）
  • Role, BBC科技記者

• Published 16 分鐘前

• 閱讀時間: 3 分鐘

今年夏天，熱浪席捲歐洲，美國一家電池公司的員工注意到電池需求激增。

總部位於加州聖地牙哥的 Unigrid 公司向家庭用戶銷售9度電的儲能電池。

顯然，酷熱難耐的歐洲居民一直在尋找在電網電價較低時儲存電力的方法。如此一來，在一天中最熱的時候，他們就可以用電池裡的電力來更經濟地運行空調。

聯合創始人兼首席執行官陳漢勝（Darren Tan）表示：「我們收到了來自西班牙、法國、德國和荷蘭的訂單。我們已經發貨了首批100台，預計年底前將發貨1000台。」

Unigrid 的電池採用的是新興技術——它是一種鈉離子電池，而非鋰離子電池。

鈉離子電池令儲能專家們興奮不已，因為與鋰離子電池相比，它的製造成本和營運成本可能要低得多。因為它們不太可能著火，而且應該可以在更廣泛的溫度範圍內工作，甚至低至攝氏零下40度。

目前中國在鈉離子電池製造領域處於世界領先地位，因此美國競爭對手需要加倍努力才能趕上。

擺在美國面前的獎勵是，有可能生產出100%採用美國本土材料在美國製造的電池。

對陳先生來說，中國幫助他的公司進入了市場。 Unigrid 電池目前使用的是中國製造的鈉離子電芯，而不是美國製造的。

「我們可以隨時切換，選擇我們需要的電池，」陳先生解釋說，未來他的公司可能會從美國採購電芯——儘管成本可能會有所不同。

對此，劍橋大學的克萊爾·格雷教授（Prof Clare Grey）——同時也是電池公司 Nyobolt 的聯合創始人——指出，在某些條件下，鉻-3可能會形成鉻-6（chromium-6），這是一種有毒的致癌物質。

「如果你要使用鈉⋯⋯並且要宣傳安全性，那就不要添加會引起人們警惕的元素，」她告訴BBC。

英國華威大學的伊凡娜·哈薩（Ivana Hasa）與 Unigrid 公司並無關聯，她也認為鉻-3在高充電狀態下有可能轉化為鉻-6。但她表示可以透過控制電池內部電壓來緩解這種情況。

「Unigrid 公司的技術，在電池化學方面的安全測試結果，非常令人鼓舞，」她解釋。

陳先生則向BBC說，人們對電池材料毒性的擔憂被「誇大了」，並強調 Unigrid 的電池已經通過了在歐洲銷售的認證和安全測試，目前正在接受美國市場的此類評估。

他解釋，第三方測試未能使電池產生六價鉻。「我們已經盡了最大努力去嘗試生成它，我們盡可能地過度充電⋯⋯但我們仍然未能生成六價鉻。」

正極材料的選擇，以及分隔正負極的電解液的配方，都是影響鈉離子電池性能和壽命的關鍵因素。

有些製造商並沒有使用鉻作為正極材料，而是採用硬碳或焦磷酸鈉鐵（NFPP）。

對此，格雷教授解釋，總體而言，過去幾年人們對鈉離子電池的可靠性信心有所提高，這意味著它們現在正逐漸應用於電網儲能領域。

去年12月，磷酸鐵鋰電池（一種相對便宜的鋰離子電池）的交易價格為每千瓦時81美元，而 Unigrid 的鈉離子電池定價約為每千瓦時100美元（670元人民幣；3,190元新台幣）。

一些接受BBC採訪的公司表示，鈉離子電池的成本可能會降至每千瓦時30美元。

鈉離子電池的能量密度也不如鋰離子電池，這意味著為了提供相同的電量，鈉離子電池必須稍大、稍重。

近年來，這項技術一直在進步，但即便如此，你也不太可能在智慧型手機等小型高耗能設備中看到鈉離子電池。

多數人認為，鈉離子電池將在大型儲能解決方案領域佔據主導地位。

「我們認為鈉離子電池將佔據 80% 的市場份額，」總部位於美國西雅圖的翡翠電池實驗室（Emerald Battery Labs）聯合創辦人兼執行長貝爾（David Bell）表示。

貝爾拒絕透露其公司正在研發的電池設計細節。

但他表示公司目前也依賴中國產鈉離子電池來開發首款產品：用於車輛的12伏特輔助電池，目前供應給美國一些未具名的商業車隊。

貝爾向BBC解釋：「我們考察了市場，然後說，『嘿，沒人想進軍這個領域，那就讓翡翠電池實驗室來開拓吧』。」

該公司的下一個目標是為美國生產的鈉離子電池開發新型陽極。

另一家總部位於加州和科羅拉多州的公司高峰能源（Peak Energy）於今年6月宣布與通用汽車（GM）建立合作關係。雙方的目標是建立美國鈉離子電池供應鏈，從而為電網實現大規模儲能。

該公司目前也依賴中國產電芯進行首批安裝。但，其總裁兼聯合創辦人卡梅倫·威爾斯（Cameron Wiles）說，該公司希望「在2028年底前」幫助通用汽車在密西根州建立美國本土生產工廠。

「中國在鈉離子電池領域並沒有不可逾越的領先優勢，」他解釋。

美國公司認為自己能夠參與競爭的原因之一是資料中心帶來的電力需求激增。而資料中心的使用加劇了美國的溫室氣體排放。

資料中心驅動的電力需求在世界其他地區，包括英國，也不斷成長。

對此，總部位於美西奧瑞岡州的ESS Tech執行長德魯·巴克利（Drew Buckley）向BBC強調，這是一個「機會」。

他指出，鈉離子電池有助於將再生能源輸送到資料中心。而且，由於鈉離子電池預計不需要那麼多冷卻，因此其運作成本應該比鋰離子電池更低。

ESS Tech正在與另一家美國公司 Alsym 合作。該公司計劃在2027 年交付「數百兆瓦時」的美國製造鈉離子電池。

哈薩教授向BBC分析，企業要實現鈉離子電池的大規模生產將「充滿挑戰」。

她又強調，雖然這種電池通常被認為比鋰離子電池更安全，但並非完全沒有起火風險。

但她也補充說，如果任何公司能夠在這一領域取得成功，它們就能帶來新的策略選擇——有助於避免再生電力的浪費，並有可能降低能源成本。 「我堅信這項技術，」哈薩說。