美國GE重啟鈉鹽電池技術項目 投入超過4億美元

    今年7月，在美國紐約Schenectady，GE生產鈉鹽電池Durathon的工廠正式投入商業化量產。這家電池工廠占地面積大約相當于四座足球場，預計年生產能力大約為1000兆瓦時，足以滿足1000戶美國家庭一個月的能源需求。在工廠的揭幕儀式上，CEO伊梅爾特宣布將追加7000萬美元投資進行擴建，加上GE已經為這家工廠投入的1.7億美元，以及研發階段的1.5億美元，GE在11年的時間里已經為Durathon電池投入了超過4億美元的資金。

    而現在，當石油供應再度緊張，開發新能源成為一種潮流，GE決定重新啟用這項技術。它在2007年收購了英國公司Beta R&D，正是這家公司在1980年代率先開發出了鈉鹽電池。通過這次收購，GE得到了對于這項技術的多年積累。

    隨后，GE全球研發中心整合了美國、印度、中國研發中心的四五十位科學家參與到這個項目中，并且還獲得公司了CEO伊梅爾特的專項基金支持，不斷優化其中的化學反應機制和材料，并且將重點放在了商業化領域。

    這是因為在2001年，GE集團的運輸業務部門接到一項新任務：如何通過電氣化改造讓柴油動力火車頭的能效更高，比如能否回收剎車時的熱能，并且減少排放。在北美市場，柴油機火車較為普遍，但目前還沒有一項電池技術能滿足其電氣化的需求。GE在研究了鋰電池、鉛酸電池等當時較為成熟的電池技術后，將目光鎖定在了鈉金屬鹵化物電池技術，也就是制造鈉鹽電池。

    “目前車用電池以鋰電池為主，主要問題是成本高，安全性能差，電池在室外低溫條件下難充電，而且每輛純電動車的電池成本至少需要一萬美元。”GE中國研發中心電化學技術實驗室經理黃群健博士。

    但隨著研發的日趨成熟，GE發現電池應用于混合動力交通的時機并不成熟，他們必須另尋商業化應用的方向。

    “我們能看到的是在電動汽車電池產業中已經有了眾多競爭者，在技術以及商業化方面一直未有重大突破，而在產能上已經出現過剩，其中不乏一些優秀的企業都出現了嚴重的經營困難。”GE全球研發中心儲能研發平臺負責人Glen Merfeld說。在美國，曾得到奧巴馬政府大力支持的明星公司，比如A123，最近申請了破產保護，其它國家的電動車公司日子也并不好過。

    在電動車領域受阻，這當然不是電池本身的問題。Durathon鈉鹽電池包含了30項專利，它的原料是極易獲得的氯化鈉和鎳，它們沒有毒性，首次充電后在負極室形成鈉金屬，在正極室形成氯化鎳，由此不斷充放電循環使用。同鋰電池相比，鈉鹽電池不存在發生起火爆炸的危險，氯化鎳本身可作為非常好的滅火材料。這種電池的性能在－20℃到60℃的環境下，都不會受影響。另外，它因為擁有智能化的電池管理系統可有效防止電池過充。

    更重要的是，同另一種廣泛使用并且更便宜的鉛酸電池相比，鈉鹽電池是一種環保的綠色電池：在使用過程中無廢氣或廢液產生，因此不會產生傳統的電池廠所面臨的重金屬污染，特別是鉛污染的問題；鈉鹽電池是可以回收的，其中的金屬物質通過類似傳統的金屬熔煉的過程就可以實現回收利用。

    這款電池已經從第三方獲得GE“綠色創想”認證。除了環保這一優勢外，Durathon電池僅為傳統鉛酸電池的一半大，但能量密度是其兩倍以上，并且使用壽命比鉛酸電池長10倍。

    GE將電信行業作為新的突破口。“電信業并不是對價格不敏感，相反的，他們一直在尋找能夠控制成本的辦法，從這一點來看，Durathon電池是有優勢的。不同類電池的特性決定了其適用于不同的領域，Durathon電池能量性非常突出，我們決定把它的市場定位在通信電源領域，這是最合適的。”Glen Merfeld對記者說。他同時強調，GE從未放棄在混合動力和電動車輛上使用這種電池，首先選擇電信領域是因為固定備用電源市場更為成熟，目前市場容量遠大于尚未成熟的電動車市場。

    對GE來說，通信電源是一個全新的領域，但并不意味著這是一個小眾的市場。閥控密封式鉛酸蓄電池在這個領域的市場占有率達到90%以上，主要用于通信基站和中心機房的后備電源，采購金額約占電信固定資產投資的2%至3%。隨著移動互聯網的興起讓通信行業迎來爆發式增長，也帶動了對電池的需求。比亞迪就已經與中國三大通信商簽訂了戰略協議，并且在去年11月與中國南方電網共同完成了中國第一座兆級的鐵電池儲能電站，比亞迪預計這將會給自己帶來價值100億美元的市場。

    在越來越嚴格的環保政策的壓力下，鉛酸電池被淘汰是遲早的事。而這正是環境友好，并且在性能上更突出的Durathon電池替代它的最好時候。

    按照CEO伊梅爾特的設想，Durathon電池幾年后能為GE能源儲存方面帶來十億美元的收入。

    GE第一代鈉鹽電池將主要用于數據中心和通訊基站的備用電源。不過，GE能做的，不只是賣電池這么簡單，還包括從電池衍生出來的其他技術，包括電池管理系統、電力電子技術、電池封裝技術等等。

    當然，這家公司沒有忘記混合動力機車市場，等到時機成熟，也許就是第二代第三代Durathon電池，就可以為新一代高能效汽車、火車機車和礦用車輛、船舶等領域的混合動力交通提供儲能。隨著新業務的增加，Durathon電池在替代傳統電池的同時，也能減少后者對于環境的危害。<