液流電池(flow battery)過(guò)去因?yàn)轶w積大、反應(yīng)慢而在電動(dòng)車(chē)、移動(dòng)設(shè)備的需求上無(wú)力與鋰電池競(jìng)爭(zhēng)，近年來(lái)隨著電網(wǎng)及能源儲(chǔ)存逐漸興起，液流電池壽命長(zhǎng)、安全性高、儲(chǔ)存成本低的優(yōu)勢(shì)逐漸抬頭，以色列液流電池廠(chǎng)燃料電能(Electric Fuel Energy)提出可打造貨柜大小，150 千瓦、儲(chǔ)存成本每度電容量 250~300 美元的液流電池。

燃料電能是由美國(guó)軍武航太廠(chǎng) Arotech 所成立的完全持股子公司，屬于 Arotech 的能源系統(tǒng)部門(mén)，成員也由 Arotech 相關(guān)專(zhuān)家組成，包括CEO羅南·巴第奇(Ronen Badichi)也同時(shí)兼任 Arotech 能源系統(tǒng)部門(mén)總裁，Arotech 研發(fā)電池科技已有超過(guò) 20 年經(jīng)驗(yàn)，過(guò)去曾打造小于 85 公克重的鋅空氣電池做為航太、水底等應(yīng)用使用，不過(guò)如今燃料電能則主要研發(fā)鐵液流電池。

所謂液流電池，其主要結(jié)構(gòu)是兩大槽的化學(xué)電解質(zhì)溶液以及中央反應(yīng)室的反應(yīng)薄膜，當(dāng)發(fā)電或儲(chǔ)電的時(shí)候，將電解質(zhì)溶液抽至由薄膜隔成兩邊的中央反應(yīng)室，在薄膜阻擋下，化學(xué)反應(yīng)會(huì)在一方產(chǎn)生多余電子，另一方則吸收電子，因而產(chǎn)生電位差。

燃料電能的鐵液流電池采用的陽(yáng)極是鐵，鐵與溶液中的氫氧根離子(OH-)結(jié)合為氫氧化亞鐵(Fe(OH)?)，同時(shí)發(fā)布兩個(gè)電子，陰極則為鐵氰化錯(cuò)合離子([Fe(CN)6]3−)溶液，接收電子后成為亞鐵氰化錯(cuò)合離子([Fe(CN)6]4−)，陽(yáng)極耗用氫氧根離子后剩下的多余氫離子則透過(guò)薄膜來(lái)到陰極以保持平衡。充放電時(shí)的反應(yīng)方向則相反。

采用鐵原料有幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，首先鐵、氫氧化亞鐵、鐵氰化錯(cuò)合離子、亞鐵氰化錯(cuò)合離子，都是化學(xué)安定且毒性相當(dāng)?shù)偷奈镔|(zhì)，利于運(yùn)作上的安全性考量，日后若除役時(shí)也不用擔(dān)心會(huì)造成毒性污染，鐵原料便宜有利于壓低儲(chǔ)能成本，更相當(dāng)經(jīng)久耐用，經(jīng)過(guò) 3,000 次充放電循環(huán)也不見(jiàn)有衰退現(xiàn)象，反應(yīng)容易控制且易于規(guī)模化，更不怕過(guò)充，因而可減少控制設(shè)備成本。

由于陽(yáng)極的鐵與氫氧化亞鐵同樣是固態(tài)，因而沒(méi)有固液相的轉(zhuǎn)變，相較之下，鋅液流電池會(huì)有固態(tài)與溶液的固液相轉(zhuǎn)變，多次充放電循環(huán)以后，會(huì)產(chǎn)生枝狀結(jié)晶，造成電極變形而壽命縮短的問(wèn)題。鐵液流電池沒(méi)有相轉(zhuǎn)變帶來(lái)的壽命問(wèn)題，也就相對(duì)降低了長(zhǎng)期使用的維護(hù)成本。

成本降低速度是關(guān)鍵

燃料電能基于對(duì)鐵材料的信心，喊出儲(chǔ)存成本每度電容量 250~300 美元的目標(biāo)，這個(gè)價(jià)格目標(biāo)可說(shuō)相當(dāng)大膽，因?yàn)橥瑯邮褂描F液流電池的能源儲(chǔ)存系統(tǒng)(Energy Storage Systems)公司所提出的價(jià)格是每度電容量 500 美元。燃料電能期望在 2016 年底建立示范計(jì)劃開(kāi)始實(shí)地運(yùn)作，并在 2017 年與 2018 年增加 4 座試驗(yàn)計(jì)劃，于 2019 年正式全面商業(yè)上市，其第一座量產(chǎn)工廠(chǎng)計(jì)劃設(shè)立于以色列，已經(jīng)破土動(dòng)工。

燃料電能認(rèn)為本身的優(yōu)勢(shì)在于有母公司 Arotech 母雞帶小雞，不那么仰賴(lài)創(chuàng)投資金。此外，液流電池具有壽命長(zhǎng)、安全性高的優(yōu)勢(shì)，但也有反應(yīng)速度較慢的劣勢(shì)，利于用于長(zhǎng)時(shí)間除能、轉(zhuǎn)移用電時(shí)間等用途，但不利于做為快速調(diào)節(jié)使用，燃料電能表示，由于母公司 Arotech 本身有發(fā)展許多其他電池技術(shù)，對(duì)各種電池技術(shù)適合何種應(yīng)用相當(dāng)了解，因此鐵液流電池不會(huì)去直接與主流的鋰電池競(jìng)爭(zhēng)其優(yōu)勢(shì)應(yīng)用，而是發(fā)展液流電池較具優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域，將優(yōu)先前往電網(wǎng)發(fā)展較不足的開(kāi)發(fā)中地區(qū)，歐美市場(chǎng)將非其第一選擇，不過(guò)若政策上對(duì)能源儲(chǔ)存有足夠的誘因，則也會(huì)考慮發(fā)展。

雖然燃料電能信心滿(mǎn)滿(mǎn)，但能源儲(chǔ)存領(lǐng)域如今有相當(dāng)多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，同為液流電池的對(duì)手，就有釩液流電池的 UniEnergy、 Imergy、CellCube，鐵鉻液流電池的 EnerVault，鋅溴液流電池的 Primus Power、EnSync、Redflow 等。其中以 Imergy 而言，目前儲(chǔ)能成本為每度電容量 500 美元，并表示采用回收釩之后，儲(chǔ)能成本將可降至每度電容量 300 美元，這與燃料電能喊出的價(jià)格已經(jīng)不相上下。

而目前主流的鋰電池則更是所有其他電池技術(shù)的心腹大患，尤其是在規(guī)模量產(chǎn)下，成本降低速度可能超乎想想，通用汽車(chē)(GM)在 2015 年時(shí)喊出其車(chē)用鋰電池在 2016 年價(jià)格將僅每度電 145 美元，而到 2021 年可望降至突破 100 美元的重大關(guān)卡，另一方面特斯拉則預(yù)期 2022 年在內(nèi)華達(dá)州 Gigafactory 完全完工產(chǎn)能全開(kāi)下可望達(dá)到 100 美元目標(biāo)。

由于鋰電池的壽命不如液流電池，純粹比較每度電容量的價(jià)格時(shí)，并不能完全反映長(zhǎng)期使用下的成本，但若鋰電池降到 100 美元關(guān)卡，恐怕所有其他能源儲(chǔ)存技術(shù)廠(chǎng)商都將面臨重大挑戰(zhàn)。液流電池能否殺出重圍，就看其成本降低速度能不能跟上鋰電池的腳步了。

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