如今，GE經(jīng)過11年研發(fā)，投入超過4億美元的鈉鹽電池（Durathon）正在位于美國紐約州的工廠緊鑼密鼓地生產(chǎn)，這種更環(huán)保、更高效、更便宜的新型電池成為GE重點研發(fā)和商業(yè)推廣的明星產(chǎn)品，力圖在競爭激烈的新型蓄電產(chǎn)品中占得一席之地。
這項起源于20世紀(jì)80年代石油危機(jī)的技術(shù)由GE重新啟用，通過GE全球研發(fā)中心整合美國、印度、中國研發(fā)中心的四五十位科學(xué)家參與，不斷優(yōu)化其中的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制和材料，并在2012年8月實現(xiàn)商業(yè)化突?破。
綠色電池創(chuàng)想
儲能技術(shù)是發(fā)展智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支撐，在大規(guī)?？稍偕茉唇尤搿⒂脩糁悄芑突踊?，以及傳統(tǒng)電網(wǎng)升級方式的變革等領(lǐng)域發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
GE研發(fā)的鈉鹽電池也可以稱為納鎳電池，主要原料是氯化鈉和鎳。鈉鹽電池的能量密度是傳統(tǒng)鉛酸電池的兩倍，并可以深度放電3500次以上，使用壽命是鉛酸電池的10倍，
與傳統(tǒng)鉛酸電池相比，鈉鹽電池在使用過程中不會有廢氣和廢液產(chǎn)生。裝配過程也不包括重金屬水溶液操作，不排放有毒廢液，因此也不會產(chǎn)生傳統(tǒng)電池工廠造成的重金屬污染，尤其是鉛污染問題。此外，鈉鹽電池可以經(jīng)過類似傳統(tǒng)金屬熔煉的過程最后實現(xiàn)完全回收?？梢哉f，鈉鹽電池是一種綠色電池，并已從第三方獲得GE“綠色創(chuàng)想”認(rèn)證。
而與廣泛使用的鋰電池相比，在能量密度和循環(huán)周期上，鈉鹽電池都比鋰電池略高，由于原料容易獲取，大規(guī)模制造后將比鋰電池更具成本優(yōu)勢。目前鋰電池成本大約為600美元／每千瓦時，而GE短期內(nèi)的目標(biāo)是將其降至500美元／每千瓦時。如考慮使用壽命，鈉鹽電池的成本甚至有望和傳統(tǒng)鉛酸電池競爭，全生命周期的經(jīng)濟(jì)性更?強(qiáng)。
另外，如果應(yīng)用到機(jī)動車、船舶等交通工具上，鈉鹽電池不存在鋰電池易發(fā)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(huán)境下都不會受影響，并且因為擁有智能化的電池管理系統(tǒng)還可以有效防止電池過?充。
GE從2000年后開始投資混合動力技術(shù)，當(dāng)時的想法是，為GE交通運(yùn)輸部門的采礦車、火車頭、船舶等產(chǎn)品提供更加強(qiáng)勁可靠的動力支持。
2007年，GE收購了英國的BetaR&D公司，這家公司的發(fā)起人之一JLSudworth從20世紀(jì)60年代起開始從事鈉鹽電池的研究，是此項技術(shù)的重要奠基人之一。憑借著BetaR&D公司的技術(shù)積累，配合GE全球研發(fā)中心的研究，通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計、改進(jìn)核心部件以及優(yōu)化電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，GE有效提高了電池的功率密度和安全性能。
2010年，鈉鹽電池項目獲得了GE當(dāng)年的年度大獎Whitney技術(shù)成就獎，標(biāo)志著這項技術(shù)進(jìn)入了相對成熟的階段。不過這種新型的電池還不是十全十美，它的薄弱環(huán)節(jié)是功率密度低，所以現(xiàn)階段也不適合安裝在機(jī)動車上，還未能實現(xiàn)GE的初衷。
不過GE公司并未停止研發(fā)高功率的鈉鹽電池，GE的科學(xué)家宣布攜手福特汽車公司和密歇根大學(xué)，共同開發(fā)智能微型傳感系統(tǒng)。GE表示有了更好的傳感器和全新電池分析系統(tǒng)，相信能夠在延遲電池壽命上取得重大進(jìn)展，這也將降低電動車的整體成本和購買電動車的補(bǔ)貼。
布局電信、電廠、電動車
從研發(fā)之初，GE就在布局這項新技術(shù)如何進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行實際應(yīng)用。就如其董事長兼首席執(zhí)行官伊梅爾特所說：“我們不僅僅發(fā)明了一種新電池，更是創(chuàng)造了一項新業(yè)務(wù)。”GE團(tuán)隊開始設(shè)計高效生產(chǎn)電池的先進(jìn)制造流程，同時開發(fā)進(jìn)入市場的戰(zhàn)略，以確保順利到達(dá)客戶群。
2012年中，Megatron Federal公司與GE簽署了購買6000塊電池的采購合同，并將于2013年交付。Megatron Federal公司是一家位于南非約翰內(nèi)斯堡的工程公司，主要產(chǎn)品和服務(wù)涵蓋發(fā)電、輸配電和電信領(lǐng)域。GE的先進(jìn)電池將能確保尼日利亞電信設(shè)施的持續(xù)運(yùn)營，同時有助于柴油發(fā)電機(jī)供能電信塔的燃料消耗和排放最多降低50%。
該公司電信部門經(jīng)理BrandonHarcus說：“使用Durathon電池后，我們節(jié)約的成本是巨大的，每個電話塔20年間大約節(jié)省130萬美元。”
2012年第四季度，GE還為美國公用電力客戶安裝了首個電池儲能系統(tǒng)。鈉鹽電池的商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)邁出實際步伐。
設(shè)計的初衷是為汽車提供動力，但實際的市場切入點卻是電信企業(yè)，尤其是在那些電力基礎(chǔ)設(shè)施并不完備的新興市場，比如尼日利亞、肯尼亞、印度尼西亞和越南，鈉鹽電池更具有發(fā)揮的空間。
在未來全球的能源生態(tài)系統(tǒng)中，電池及相關(guān)的儲能技術(shù)將會成為至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。于是，GE在交通運(yùn)輸事業(yè)部下面成立了獨(dú)立的能源存儲部門，意圖拓展鈉鹽電池的應(yīng)用領(lǐng)域。而且與電動車市場相比，電信為代表的固定備用電源市場現(xiàn)在更為成熟，市場容量也要更大，因此GE決定以此入?手。
鈉鹽電池的另外一塊戰(zhàn)場是GE有著深厚積累的電力領(lǐng)域，這也是一塊含金量巨大的市場。
讓許多大型電力公司頭疼的問題是電力負(fù)荷峰谷差太大，負(fù)荷高峰時經(jīng)常需要拉閘限電，而低谷時，則需要關(guān)閉許多機(jī)組，這不僅會增加能耗，而且將影響機(jī)組的壽命。解決這一問題的方法就是將夜間多余的電量儲存起來在白天使用。目前電力公司采用的方式主要是抽水蓄電，但這種方式有諸多限制，并不易普及。儲能電池因為部署簡單靈活，因而有更好的前景。GE透露，2012年第四季度在公用事業(yè)領(lǐng)域的第一個微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)已建立。
如今，GE還未進(jìn)入電動車領(lǐng)域。因為目前全球的電動車市場發(fā)展還處在非常初級階段，各種技術(shù)競爭相當(dāng)激烈，鈉鹽電池在電動汽車領(lǐng)域并無明顯優(yōu)勢，成熟度和NGK的納硫電池相比還存在差距。
當(dāng)然，GE并沒有忘記混合動力機(jī)車市場，等到時機(jī)成熟，也許是第二代、第三代鈉鹽電池，就可以為新一代高能效汽車、火車機(jī)車和礦用車輛、船舶等領(lǐng)域的混合動力交通提供儲能。隨著新業(yè)務(wù)的增加，鈉鹽電池在替代傳統(tǒng)電池的同時，也能減少后者對于環(huán)境的危害。
來源：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報
來源：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報
