科技日報記者 張佳欣
電動汽車是可持續(xù)交通的未來之星。它們有放在輪子上的大型電池倉，是高油耗、高碳排放內(nèi)燃機的替代者。
然而，電動汽車也并非十全十美，其局限性同樣顯著。譬如有限的續(xù)航里程和對電池原材料供應(yīng)的嚴重依賴。大多數(shù)電動汽車依賴電網(wǎng)充電，而在許多國家，電網(wǎng)仍嚴重依賴化石燃料。盡管越來越多的電網(wǎng)正逐步接納可再生能源，電動汽車車主也逐步采用太陽能或其他綠色能源充電，但挑戰(zhàn)依舊存在。
在此背景下，另一種技術(shù)——液流電池，或許是人們尋找的解決方案之一。
具有多重優(yōu)勢
液流電池，又稱氧化還原液流電池，是一種使用兩種流動液態(tài)電解質(zhì)來發(fā)電的電化學儲能裝置。
據(jù)美國趣味工程網(wǎng)站介紹，這種電池設(shè)計的巧妙之處在于，兩種特殊溶液可在由薄膜分隔的兩個相鄰空間里流動。薄膜促進了離子的跨膜交換，同時在外部電路中催生電流，而溶液則在各自空間內(nèi)循環(huán)。這些溶液被安全地封裝在獨立的儲罐中，僅在需要時才被注入電池中使用。
液流電池家族龐大，涵蓋無機與有機兩大分支，設(shè)計上亦有全流式、半流式及無膜式等多種形式。與傳統(tǒng)電池不同，液流電池將能量儲存在電解質(zhì)中，而非電極材料中。
有看法認為，繼鉛酸電池之后，液流電池是少數(shù)幾種能儲存可再生清潔能源的電池類型之一，并且可以100%回收而不會影響環(huán)境。
對于電動汽車而言，液流電池帶來了多重優(yōu)勢：無毒、不易燃、續(xù)航里程更長，以及相較于鋰離子電池更快的“加油”速度。隨著能量密度的持續(xù)提升，液流電池在固定儲能領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。
除了在性能和安全性上超越鋰離子電池外，液流電池的擴展性也更勝一籌：如果想儲存更多的能量，只需擴大溶液儲罐尺寸或提升溶液濃度；如果想提供更多的電力，只需堆疊更多電池或添加新的電池組。
從概念到技術(shù)不斷實現(xiàn)突破
液流電池的概念已不再是紙上談兵。目前，這類電池已在世界各地大規(guī)模使用。奧地利CellCube公司與美國G&W電力公司攜手，已在北美部署多個液流電池項目。今年9月，瑞士宣布啟動一項500兆瓦的液流電池項目，預(yù)計將成為全球最大的液流電池設(shè)施。
10月29日，瑞士電池初創(chuàng)公司Unbound Potential宣布開發(fā)一種無膜氧化還原液流電池。它不需要任何關(guān)鍵原材料，離子交換也不依賴于膜，而是通過不混溶電解質(zhì)來控制。這一創(chuàng)新使電池更耐用，所需密封面減少了90%。
亞馬遜公司表示，Unbound Potential所提供的能源存儲方案完美解決了其因全天候運營模式下太陽能資源利用受限的難題，并展現(xiàn)出較強的長時間儲能能力，這對于滿足其能源密集型的物流運營需求至關(guān)重要。
35萬公里測試驗證極高穩(wěn)定性
瑞士nanoFlowcell公司也在積極布局這一新興技術(shù)。2019年，他們搭載液流電池的QUANTiNO電動汽車，驗證了該技術(shù)的可行性。在接近35萬公里的行駛里程中，該車累計駕駛時間超過10000小時，液流電池組件展現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性，幾乎未出現(xiàn)性能退化跡象。
2022年12月，nanoFlowcell發(fā)布了QUANTiNO新款車型。據(jù)稱該車單次“加油”可續(xù)航2000公里，其液體電池儲存在汽車后備廂的獨立儲罐中，后經(jīng)優(yōu)化儲罐得以緊湊地融入電動汽車車身中。
QUANTiNO使用的“油”是一種名為bi-ION的特殊液體，其“加油”方式與傳統(tǒng)燃油車相似。據(jù)介紹，bi-ION是將特制純凈水與金屬和非金屬鹽混合制成的電解質(zhì)溶液。在這種“鹽水”中，還添加了一種專門設(shè)計的能量載體的秘密分子。bi-ION的功率密度與現(xiàn)代鋰離子電池相當，但其能量密度每千克高達600瓦時，是鋰離子電池的5倍。行駛過程中，電解質(zhì)儲罐釋放的是霧化后的水蒸氣。
盡管多家公司正在開發(fā)液流電池，但液流電池能否在電動汽車市場中占據(jù)一席之地？能否真正吸引消費者目光？答案尚待揭曉。
