原标题：Gridtential，合作伙伴追逐锂离子电池替代品

　　锂离子电池有一些缺点，但最近在使用新材料方面取得的进展为替代品能够解锁已知限制铺平了道路。

　　世界一直在寻找使用可回收材料的能源解决方案，这些解决方案不仅高效，而且清洁和可持续。在这种情况下， 电池 在支持运输部门向全面电气化过渡方面发挥着至关重要的作用。从事电池行业的公司一直在寻找能够提高能量密度、降低成本和重量并延长相关材料循环寿命的化学物质。

　　尽管 今天的锂离子 技术代表了能够提供最高能量密度的技术，但预计这种类型的解决方案将在几年内达到其极限。此外，锂离子电池也有一些缺点，首先与高昂的成本(生产和处置)、老化以及充电、运输和储存过程中需要遵循的预防措施有关。

　　然而，最近在使用新材料制造电池方面取得的进展为能够解锁已知限制的替代解决方案铺平了道路。

　　电池技术

　　与当今大多数承诺提高性能但距离大规模生产的新电池技术不同， Gridtential Energy 开发了一种电池技术，将太阳能晶片集电器集成到堆叠和密封铅电池形式中。这种被称为硅焦耳的专利吸收玻璃垫 (AGM) 电池技术的主要优点是它可以在当今现有的工厂中轻松生产。由于工厂的重大改造需要很长时间且成本高昂，因此许多其他技术根本无法在合理的时间内与负担得起的大规模生产兼容。

　　为满足储能应用的需求，Gridtential 的硅焦耳技术减轻了传统铅电池的重量并提高了功率性能，使其成为锂离子电池的有效替代品。此外，它增加了循环寿命、功率密度和放电率，类似于一些锂化学物质。

　　Gridtential 首席执行官约翰·巴顿 (John Barton) 表示：“我们的技术正在采用硅并将其用作改进传统电池的高性能材料。” “我们更喜欢解决传统电池市场，因为我们可以利用所有现有电池公司的全球分销、低成本制造和回收网络，以及太阳能行业非常成熟的供应链。”

　　图 1 显示了构成使用硅焦耳技术的 24 V 电池的不同元素。

　　图 1：基于硅焦耳技术的 24V 铅电池(来源：Gridtential)

　　迈向量产的一大步

　　Gridtential 最近与电池组件制造商 Hammond Group 和 Wirtz Manufacturing 合作，开始生产用于硅焦耳电池的双板电极。此次合作的目的是为采用硅焦耳双极解决方案的先进铅电池制造商开发、试点和生产现成的组件和设备，从而加快 下一代硅电池的上市时间。

　　Hammond Group 拥有 90 年为全球电池行业服务的经验，为可再生能源和汽车电气化等先进储能应用提供铅酸化学品。另一方面，Wirtz Manufacturing 在电池制造方面拥有 80 多年的行业经验，从独立设备到完整的交钥匙铅酸电池制造设施设计、安装和培训。

　　Gridtential 首席执行官 John Barton 于 2015 年参观了犹他州米尔福德的一个风电场。他最近与 Hammond Group 合作，该集团为可再生能源等先进的储能应用提供铅酸化学品。(来源：约翰·巴顿)

　　据 Gridtential 称，硅焦耳等新型电池技术的开发分为三个阶段。首先，您需要开发基础材料。接下来，您必须与电池公司合作才能开发新技术。最后，您需要准备好供应链，让最终用户开始看到技术的好处并从供应商那里拉动需求。

　　“你已经在这个行业看到其他一些人筹集了数十亿美元来建立自己的电极组装设施，”巴顿说。“我们选择与已经在这个行业的人一起做这件事。在我们的具体案例中，Hammond 是一家为传统电池领域提供性能添加剂的知名公司，而 Wirtz Manufacturing 在设备方面以能够进行活性材料沉积而闻名。”

　　因此，宣布的合作伙伴关系将成为满足电池制造商电极供应的一种方式，结合耗时的步骤并节省堆叠和添加活性材料的生产成本。

　　硅焦耳技术解决了来自不同行业的需求，例如广阔的交通运输市场、备用电源市场(包括数据中心和电信)以及 储能系统(ESS)应用。云计算、电信和其他重要行业需要可靠、经济高效且可扩展的备用电池系统(参见图 2)。由于硅焦耳电池的使用寿命比典型的铅电池长 4 倍，这些行业现在有了一个可靠的生态解决方案来降低成本并提高可靠性。

　　图 2：硅焦耳技术可用于备用电力系统。(来源：Gridtential)

　　活性材料的特性和含量有助于确定电池的性能属性。较厚的活性材料旨在提供更大的容量和更长的存储时间。它可以具有较慢的充电和放电能力，但更适合适合 ESS 市场的能量或“深循环”电池。其他客户，例如在汽车和运输行业运营的客户，对能够提供电力并且可以通过完全充电和动态充电快速充电的产品更感兴趣。

　　“我们没有将我们的产品视为电动汽车主推进电池的替代品;然而，在亚洲常见的高尔夫球车或电动人力车等小型电动汽车中，由于其高性能和更长的寿命，它可能成为推进电池，”巴顿说。

　　由于太阳能行业的硅片产量约为每年 350 亿片，Gridtential 相信其原材料将很快以非常高的规模供应。此外，无论是在美国还是在欧洲，铅电池行业都受到相当的监管，从而成为最成功的回收产品之一。

　　“在北美，用于制造电池的铅 80% 来自旧电池，因此回收流非常有效，”巴顿说。“由于每个电池中铅的使用量减少了 35%，我们可以使用回收材料提供多达 50% 的电池。”

　　很多人认为铅 蓄电池技术 已经成熟到了性能的边缘。实际上，传统的铅基电池仅使用大约 30% 至 40% 的活性材料，而锂离子电池的活性材料使用率高达 90% 至 95%。

　　“我们看到了将传统电池中活性材料的利用率翻倍或翻倍以上的巨大机会，我们相信，从优质材料和卓越设计开始，我们将实现这一未来，”巴顿说。

　　本文最初发表于 EE Times。

　　毛里齐奥·迪保罗·埃米利奥拥有博士学位。在物理学中，是一名电信工程师。他曾参与设计热补偿系统、X 射线微束以及用于通信和电机控制的空间技术的引力波研究领域的各种国际项目。自 2007 年以来，他作为技术作家与多家意大利和英国博客和杂志合作，专攻电子和技术。2015-2018年任Firmware和Elettronica Open Source的主编。Maurizio 喜欢撰写和讲述有关电力电子、宽带隙半导体、汽车、物联网、数字、能源和量子的故事。Maurizio 目前是 Power Electronics News 和 EEWeb 的主编，以及 EE Times 的欧洲记者。他是 PowerUP 的主持人，这是一个关于电力电子的播客。