電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：通用電氣新電池廠的展覽演示了該公司新型電池的基本組件。白色的陶

瓷材料是一種固態(tài)的電解質(zhì)，是令電池工作的關(guān)鍵組件。Kevin Bullis/Technology Review
 

7月11日，通用電氣正式啟動(dòng)了設(shè)立于紐約斯克內(nèi)克塔迪，投資1億美元的大型電池工廠。啟動(dòng)儀式伴隨著由電池供電的盛大聲光表演和焰火。這家將有450名雇員的工廠會(huì)生產(chǎn)一種基于鈉和鎳的新型電池。通用電氣稱，這種要比鉛酸電池更耐用且充電速度更快的新技術(shù)，將會(huì)使得離網(wǎng)發(fā)電機(jī)效率更高，并且?guī)椭娏Σ块T把來源分散的電力整合起來，包括如風(fēng)能和太陽(yáng)能之類的間歇性能源。

雖然通用電氣在新型電網(wǎng)電池技術(shù)領(lǐng)域?qū)?huì)面臨來自其他公司，例如Aquion Energy和Liquid Metal Battery的激烈競(jìng)爭(zhēng)，但這家制造業(yè)巨頭對(duì)于其技術(shù)極富雄心，最近還組成了新的業(yè)務(wù)部門來推進(jìn)電池技術(shù)的商業(yè)化。其實(shí)，就在工廠啟動(dòng)的同時(shí)，公司宣布將會(huì)增加7000萬(wàn)美元投資來擴(kuò)大產(chǎn)量以滿足客戶的訂單要求。通用電氣首席執(zhí)行官杰弗里·伊梅爾特（Jeffrey Immelt）在啟動(dòng)儀式上對(duì)記者們說：“電力成本將會(huì)隨時(shí)間推移不斷降低，因?yàn)椋ㄍㄓ玫募夹g(shù)）將會(huì)讓電力部門有能力同時(shí)使用多種不同的技術(shù)。”

技術(shù)的首次應(yīng)用在氣魄上稍弱了點(diǎn)。通用電氣的首位客戶是一家南非公司Megatron Federal，它將會(huì)把電池用于為尼日利亞的手機(jī)信號(hào)塔供電，為其提供電力的通常是柴油發(fā)電機(jī)。把新型電池與柴油發(fā)電機(jī)組合到一起，可以使它們運(yùn)行得更具效率。“可以節(jié)省53%的燃料成本，45%的維護(hù)費(fèi)用以及60%的柴油機(jī)更換費(fèi)用。”Megatron Federal無(wú)線通訊部門經(jīng)理布蘭登·哈卡斯（Brandon Harcus）說，“對(duì)于我們?cè)谀崛绽麃喌膽?yīng)用，節(jié)約的成本是巨大的，在20年中每座信號(hào)塔大約要節(jié)省130萬(wàn)美元。會(huì)大量減少燃料的使用以及碳的排放。”

對(duì)于這項(xiàng)應(yīng)用來說，新型電池與有時(shí)也會(huì)用于支持發(fā)電機(jī)的鉛酸電池相比具有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。它充電速度更快，僅兩個(gè)多小時(shí)，而鉛酸電池需10個(gè)小時(shí)。而且與多數(shù)其他種類的電池不同，通用的新型電池不需要空調(diào)，從而幫助節(jié)省信號(hào)站燃料的消耗。

除了為手機(jī)信號(hào)塔供電，這種電池也可以用于存儲(chǔ)來自于風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能電池板的電力，從而穩(wěn)定這些能源的波動(dòng)。通用電氣也稱它們可以用于微電網(wǎng)，即那些覆蓋一個(gè)村莊或軍事基地，設(shè)計(jì)上可以脫離主干電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)作并提供電網(wǎng)質(zhì)量的電力的小型電網(wǎng)。

這種電池按每千瓦時(shí)算價(jià)格要比鉛酸電池貴，但它們預(yù)期使用壽命更長(zhǎng)，特別是在需要頻繁深度放電的應(yīng)用場(chǎng)合。這樣使用將會(huì)損傷鉛酸電池，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，鉛酸電池可能僅能持續(xù)使用6個(gè)月。通用電氣的鈉鎳電池設(shè)計(jì)上可以深度放電至少3500次，在每日充放電的情況下可以使用10年。

新電池的基礎(chǔ)電池技術(shù)稱作納金屬鹵化物，在幾十年前發(fā)源于南非，并在20世紀(jì)80年代的石油危機(jī)期間用在交通工具上。它曾一度用來為梅賽德斯的實(shí)驗(yàn)汽車提供動(dòng)力。但在油價(jià)下跌，對(duì)燃油動(dòng)力汽車替代方案的興趣也隨之消失后，這種技術(shù)就沒什么發(fā)展了。通用電氣在2007年得到了這項(xiàng)技術(shù)，其研究實(shí)驗(yàn)室對(duì)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，通用電氣能源存儲(chǔ)的技術(shù)主管桑德爾·霍洛（Sandor Hollo）說，他們?cè)敿?xì)的研究了電池所用材料，并對(duì)電池設(shè)計(jì)進(jìn)行了“精細(xì)的調(diào)整”。

這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是分隔電極的陶瓷電解質(zhì)材料，在充電時(shí)，氯離子從氯化鈉中釋放出來，與鎳結(jié)合成為氯化鎳。鈉離子則繼續(xù)移動(dòng)通過電解質(zhì)進(jìn)入容器中。在電池放電時(shí)，離子移動(dòng)返回電極，反應(yīng)逆轉(zhuǎn)過來。這樣的過程是在隔熱容器中，約300°C的溫度下進(jìn)行的。