锂电池新进展 液流电池最终能超越锂电池吗？

液流电池最终能超越锂电池吗？

她的电动汽车使用的是一种液流电池，这种设计可以快速更换电量耗尽的电解质或者直接给电池充电，不过后者需要较长的时间。液流电池具有安全、稳定、耐用且易于再加注的特性，非常适合用于平衡电网、提供不间断电源和备用电源。

不过，这种电池使用的是一种被称为“纳米电燃料”的全新液体。与同等大小的传统液流电池相比，它可以存储的能量要高15至25倍，电池系统可以小到用于电动汽车，同时能量密度足以提供汽油动力车的续航里程，实现快速燃料再加注。这是美国国防部高级研究计划局（DARPA）战略技术办公室正在进行的一个项目，旨在努力推动军方在2030年前装备全电动补给车和在2050年前装备电动战术车，并预期衍生为民用项目。

在军事行动中使用锂电池会产生一系列问题：需要充电基础设施，这对于美国军方来说意味着要在通常不适宜居住的地方部署充电基础设施；充电时间长；存在热失控的危险，可能引发火灾；锂电池的工作寿命相对较短；获取电池材料较为困难；当旧电池不再好用时，不易回收。能缓解这些问题的电池是DARPA的目标。新的液流电池似乎符合每一项要求。如果可行，对交通电气化的好处将是巨大的。

纳米电燃料电池是一种新形式的氧化还原液流电池。 这种设计于近一个半世纪前首次提出，在20世纪中期恢复了活力，被用于建造月球基地，然后又进一步改进用于电网储能。

液流电池的电芯使用了两种含离子化学溶液，一种用作阳极液（靠近阳极），另一种用作阴极液（靠近阴极）。两种溶液之间的电化学反应推动电子流过电路。一般的氧化还原液流电池使用基于铁铬或钒离子的化学物质，其中基于钒离子的化学物质利用了4种不同的钒离子状态。

从反应的化学方面来说，两种溶液被连续泵入电池电芯分隔的两边。隔膜将两种溶液隔开，离子透过隔膜从一种溶液进入另一种溶液。从电流角度来说，电流从一个电极进入外部电路，转一圈，然后返回到相反的电极。电池可以通过两种方式充电：一种是像传统电池那样，通过反向电流给两种溶液充电，另一种是用充满电的溶液替换耗尽电的溶液。

除了在性能和安全性上优于锂电池外，液流电池也更容易扩展：如果想储存更多能量，只需增加溶液储存罐的大小或提高溶液的浓度；如果想提供更多电力，只需堆叠更多的电池芯或增添新的电池堆。

伊利诺伊州内珀维尔Volta能源技术公司的技术负责人、液流电池专家卡拉•罗德比（Kara Rodby）表示，这种可扩展性使液流电池适用于高达100兆瓦的应用，例如平衡电网中的能量流动。

然而，在给定的体积和质量下，传统液流电池只能储存很少的能量，其能量密度只有锂离子电池的10%。罗德比解释道，这与水溶液能容纳的物质数量有关。一杯水只能溶解一定量的盐。

因此，到目前为止，液流电池对大多数应用来说都过于庞大。为了将它们缩小到足以安装在电动汽车上，需要将它们的能量密度提高到锂离子电池的水平。

增加液流电池容量的一个好方法是用纳米流体， 它可以将纳米粒子保持在悬浮状态。这些粒子与传统液流电池中溶解的离子一样，在电极表面进行氧化还原反应，但纳米流体的能量密度更高。重要的是，与其他悬浮体（例如水中的沙子）不同，纳米流体被设计成可无限期保持悬浮状态。这种无限期悬浮有助于粒子在系统中移动并与电极接触。这些粒子可以占到液体重量的80%，却不会像机油那么粘稠。

针对这一应用，阿贡国家实验室和伊利诺伊理工学院的研究人员于2009年首次研究了在水基电解质中悬浮的纳米流体。科学家们发现，这种纳米流体电池系统的储能潜力接近锂离子电池，并且液流电池还可以用泵充电。此外，可以用易于获得的廉价矿物制造纳米颗粒，例如可分别用氧化铁和γ晶型二氧化锰制作阳极和阴极。

此外，由于纳米电燃料（NEF）是一种水悬浮液，所以它不会着火或爆炸，如果电池泄漏，这种材料也没有危害性。这种电池具有-40℃至80℃的超宽工作范围。

Influit Energy公司的创始人约翰•卡苏达斯（John Katsoudas）强调了其公司设计的电池与传统液流电池的区别。“我们的新颖之处在于，虽然做的是别人已经（对液流电池）做过的事情，但我们用的是纳米流体。”他说。

卡苏达斯补充说，随着基础科学问题的解决，团队正在开发一种额定能量密度为550至850瓦时/公斤或更高的电池，而标准电动汽车锂离子电池的能量密度为200至350瓦时/公斤。预计，更大型号的电池在支持电网方面也将超越老式液流电池，因为纳米电燃料可以重复使用的次数不低于与液流电池（循环1万次及以上），而且可能更便宜。

他说，这种燃料将根据需要生产，最终达到取代化石燃料的规模。这种燃料可以像今天的汽油一样通过油罐车或升级现有的管道运输到补给站。补给站中已用完的燃料可以用任何来源的电力进行再充电，包括太阳能、风能、水电、核能，以及化石燃料。充电也可以在服务站或电动汽车上进行。在后一种情况下，充电方式与今天的电池电动汽车一样。

如果发生油罐车事故或管道破裂怎么办？

“纳米电燃料会变成一种浆糊状物质，把它扫起来即可。”卡苏达斯解释道。他又补充说，如果不想等它变干，可以加入更多的水来降低酸性，“然后打扫一下就可以了”。

你不会想把那些东西扔掉。“收集起来的东西是电池中最有价值的部分。”他说，“很容易将活性材料加工成可以重复使用的新纳米流体。”

这种带电的液体混合物有哪些风险呢？卡苏达斯表示，该公司已经证明，将阳极液和阴极液直接混合造成的安全隐患非常小。下一代纳米电燃料材料将使用相同的液体，可以将风险降到最低。

从各方面来看， 纳米电燃料液流电池似乎比锂离子电池更适合电动汽车和更大的系统。预计，目前这一代纳米电燃料，加上围绕它打造的整个燃料生产、分销和回收生态系统，在电动汽车上应用的成本约为130美元/千瓦时；相比之下，锂离子电池的成本约为138美元/千瓦时。诚然，锂离子电池的成本将在几年内降至100美元/千瓦时以下，但Influit Energy公司预计其下一代纳米电燃料液流电池也将进一步下降至50至80美元/千瓦时左右。下一代系统的能量密度应该是目前锂离子系统的5倍。

下面，我们将介绍一下这对电动汽车来说意味着什么。

目前，普通的电动汽车电池的体积与400升纳米电燃料液流电池差不多。如果纳米粒子占燃料重量的30%，电动汽车的续航里程将只有105公里；将这一比例提高到40%，续航里程将攀升至274公里；达到50%时，它可以行驶362公里；达到80%时，为724公里。这些结论都是在液流电池储存罐的大小保持不变的假设下得出的。

科福德表示，对于军方来说，纳米电燃料电池比锂离子电池和内燃机具有更明显的优势。在军用作战车辆中，保护车辆的化石燃料箱至关重要，但这种额外的保护会增加很多重量，要求车辆具有更重的悬架；而增加的重量又会减少续航里程和有效载荷。锂离子电池本身很重，容易起火，为了防止被炮弹击中，需要更重的外壳防护。

相比之下，纳米电燃料电池具有耐火性，因此重量和安全问题大大减少。科福德说：“在系统层面，如果我们能够采用一种安全的化学物质，就不需要在电池中使用太多的内部封装。”他补充道，它们不会散发出太多热量，因此很难从远处观测到。

与此同时，民用纳米电燃料液流电池也很诱人，尤其是在航空领域。美国国家航空航天局高级空中机动首席战略家斯塔尔•吉恩（Starr Ginn）表示，降低电动飞机防火安全系统的要求也是一个亮点。

吉恩说，有了纳米电燃料，“就不再需要高功率电缆，也没有电磁干扰问题。”纳米电燃料“在不断地减少对制造电动飞机带来困难的因素”。

这项技术的发展可能会面临两个障碍：市场力量和竞争技术。

锂离子电池是一项成熟的技术，拥有成熟的市场。人们在各种锂电池的开发和改进过程中投入了数千亿美元，政府承担了其中大部分投资。例如，美国DARPA、能源部和国家科学基金会正在与多家公司合作克服锂电池的局限性。欧盟、韩国和其他地方的政府研究机构也在资助类似的研究。

然后是技术竞争。几乎每天都有关于锂离子电池新进展的消息。中国科学院的研究人员在一份报告中提出了一种711瓦时/公斤的锂离子电池。一家中国制造商声称，新型磷酸锰铁锂电池可使电动汽车单次充电行驶1000公里，且使用寿命达130年。还有一些成果涉及锂电池快速充电和在军用车辆使用安全性方面的重大改进与提高。

此外，还有非锂基的新型电池化学物质，例如钠离子和石墨烯电池。同时，使用液态金属技术的电网级电池，以及使用锂硫改进传统液流电池的技术也取得了进展。

当然，纳米电燃料在船舶、火车或飞机等其他应用场景也可找到用武之地。例如，大的集装箱货船运载着约1500万升燃料。如果其中一部分是可以持续充电的纳米电燃料，就可能减少货船的碳足迹。

历史上有很多非常卓越的技术，只因出现得太晚或太早而无法取代在位技术。纳米电燃料液流电池似乎正在超越我们今天现有的技术，或许它会很幸运。

作者：Robert N. Charette

来源：悦智网

编辑：阿泊

阿根廷产能扩产近一半，锂价要大跌？真相是：产能预期是“明牌”，市场波澜不惊

每经记者：胥帅 每经编辑：陈俊杰

7月15日早间，备受关注的美洲杯决赛打响，队长梅西领衔的阿根廷对决哥伦比亚。最终加时赛由劳塔罗一击制胜，爆射进网锁定胜局。阿根廷成为继西班牙之后，世界足坛历史上第二只实现大赛三连的球队。当然，阿根廷受关注的不只是足球，还有阿根廷的盐湖。

阿根廷这个南美国家，近年来因其丰富的盐湖资源而备受全球关注。盐湖中蕴藏的碳酸锂，作为锂电池制造的核心原材料，其重要性不言而喻。阿根廷盐湖的开发与利用，对全球碳酸锂市场格局带来了显著变化。今年前4个月，阿根廷的锂产量就增加了近一半。有观点认为，阿根廷盐湖放量将对价格造成冲击。不过《每日经济新闻》记者多方采访发现，这些增产的项目基本上都在业内预期之内，并未给锂市场带来太大的波澜。锂市场的供需格局依处于均衡区间，价格也未出现大幅下跌。中国企业仍然看重盐湖提锂的成本优势，并继续努力扩充阿根廷盐湖的产能。

阿根廷盐湖今年产能释放加快

经历7月1日的涨停之后，西藏珠峰现在股价已经低于当日收盘价。

西藏珠峰当时的股价异动是在阿根廷当地时间2024年6月28日，安赫莱斯“年产3万吨碳酸锂盐湖提锂建设项目”正式取得萨尔塔省有关部门签发的“环境影响声明书”（DIA）。公司通过控股87.5%的西藏珠峰资源（香港）有限公司等两级通道公司，实控位于阿根廷共和国萨尔塔省的孙公司阿根廷锂钾有限公司（以下简称阿根廷锂钾），正在推进安赫莱斯锂盐湖矿权组“年产3万吨盐湖提锂建设项目”的投资建设。

自2018年获得阿根廷安赫莱斯盐湖项目后，西藏珠峰旗下阿根廷碳酸锂盐湖提锂建设项目因环评报告迟迟未有新进展。2021年2月到9月这段时间，西藏珠峰股价实现超300%的涨幅，主要得益碳酸锂牛市背景下的阿根廷盐湖。

7月15日，《每日经济新闻》记者联系到西藏珠峰一有关人士，对方提及阿根廷盐湖的禀赋资源较好，拥有更低的镁锂比。更少的杂质和镁锂比也意味着更低的盐湖提锂成本，更高的毛利和利润率。目前国内能实现量产的盐湖主要集中在青海省的柴达木盆地，以盐湖股份、藏格矿业所在察尔汗盐湖居多。相比阿根廷盐湖，青海盐湖锂浓度要低，杂质要多，对应工艺技术的要求就更高，所以对比生产成本会高。但即便如此，在锂价顶峰的2021年和2022年，两家公司碳酸锂毛利率低的在70%上下，高的超过了90%。对于长期处在传统铅锌矿赛道的西藏珠峰来讲，阿根廷盐湖提锂投产成功也意味着打开第二增长曲线。但正由于迟迟没有最新进展，西藏珠峰被市场认为只是讲故事的锂矿企业。

西藏珠峰旗下阿根廷碳酸锂盐湖提锂建设项目拿到“环境影响声明书”（DIA），这一意义被西藏珠峰上述人士形容为国内开矿企业拿到矿山“采矿证”。通常而言，获得阿根廷当地政府环评批复后，从项目建设到设备安装等需要的周期大致在12个月左右。

然而此事联系到的另一个背景在于阿根廷盐湖产出的碳酸锂在今年放量。中国地质调查局南京中心援引的报告，阿根廷国家统计和普查局（Indec）数据显示，得益于锂业蓬勃发展，以及新项目和新投资，2024年前4个月，作为全球第4大锂生产国的阿根廷锂产量较2023年同期增长49.7%，4月份单月该国锂产量同比增长40.6%。

值得一提的是，阿根廷盐湖这超过40%产量的同比增幅是建立在一个高增长的基数之上。美国地质调查局（USGS）数据显示，2023年阿根廷锂产量为5.07万吨，较2022年的3.48万吨大幅增长45.7%。阿根廷成为世界第四大锂矿生产国和第三大锂矿出口国，锂矿产量仅次于澳大利亚（45.38万吨，+15.1%）、智利（23.22万吨，+15.8%）和中国（17.41万吨，+46.0%）。

卓创资讯碳酸锂分析师韩敏华向记者表示，今年以来，我国碳酸锂进口量保持增长，海关数据显示，1—5月累计进口量在8.68万吨，较去年同期增长43.74%。其中进口自阿根廷货源数量占比18.67%，较去年同期提升8.52个百分点，阿根廷累计进口量在1.6万吨，较去年同期增长164.31%。阿根廷进口数量及占比持续增长也在一定程度上反映出今年以来阿根廷提锂产量增速提升。

要知道，阿根廷已探明锂资源储量近1900万吨，约占全球总储量的21%。按照这一供给增速，这将对全球锂供应市场带来新的冲击。

增产背后的中国企业

作为南美锂三角的一员，阿根廷拥有多个盐湖项目，其中包括Cauchari-Olaroz、CentenarioRatones、Sal de Oro、TresQuebradas和Mariana等。这些盐湖项目由多家公司参与开发，也包括多家中国企业，如赣锋锂业、青山控股和紫金矿业集团等。

其中，Cauchari-Olaroz盐湖项目由赣锋锂业参与开发，2024年预计逐步达到设计产能4万吨碳酸锂。CentenarioRatones盐湖项目由中国青山集团和法国Eramet集团共同参与。在满负荷生产的情况下，一期工程产量预计将达到2.4万吨碳酸锂当量。

其他盐湖项目包括紫金矿业的TresQuebradas（3Q）项目、赣锋锂业的Mariana项目等也在积极推进中，这也构成2024年阿根廷的碳酸锂生产量。上述盐湖项目合计锂盐年产能约8.9万吨，换句话说，阿根廷盐湖产能释放背后的一大推动力是来自中国的企业。

西藏珠峰盐湖项目“环评”获批以及阿根廷盐湖产能释放，二者是否有必然联系，预示阿根廷方面鼓励开锂？

“阿根廷的盐湖以后会有增产，因为投了好多年，也喊了很多年。但实际的量，可能没有大家想象的那么快。”一A股锂企高管通过微信向记者分享了他的理解，赣锋锂业的两个盐湖产量目前应该只是爬坡的开始。青山集团的盐湖还有待观察其技术应用的进度，毕竟青山集团接手这个盐湖之前，项目还是耽误了很多年。至于紫金矿业，它可能会面临一个成本和收益的计算，核心是盐湖提锂的基数能否把成本降下来。他判断，阿根廷盐湖在未来三到四年里能达到可预期中的产量就很不错了。

《每日经济新闻》记者从赣锋锂业一相关人士处了解到，今年赣锋锂业在阿根廷盐湖是有希望达产，会有项目产品出来，“今年可能还会有一个投产的”。

真锂研究创始人、总裁墨柯向记者表示，阿根廷今年前4个月的锂产量释放其实是在市场预期之内，“这些都是过去几年锂价高位投资的项目⋯⋯这个放量已经在预期之中，道理上应该影响不大”。

曾经在锂价高位阶段出现过锂资源紧缺，促使大批企业以保供为目的“出海”找矿，阿根廷、墨西哥、津巴布韦、蒙古国等。除开上述已知在阿根廷投放产能的赣锋锂业、西藏珠峰等，包括欣旺达、金圆股份等企业同样也在阿根廷盐湖寻矿。

据一知情人士向记者透露，尽管阿根廷盐湖有很多，比如西北部的奥拉罗斯盐滩，拥有估计高达640万吨的碳酸锂储量，但其他盐湖仍然面临勘探寻觅。有企业在当地参股盐湖处于勘探阶段，但潜在品位、储量、地质条件等结果不令人满意。某种程度来讲，这一种资源勘探就是存在赌博的成分，“这些现象都是很正常的，基本上全球开矿，不管是固体矿、盐湖矿、铜矿、金矿、锂矿，周期很长，这典型说明了矿资源的属性。周期长，投资大，风险大，收益也大，它是个典型的产业周期”。

根据记者采访了解到的情况，阿根廷盐湖放量没有新开矿，基本上在业内打“明牌”的资源矿产。

供需均未等来“爆点”

“年初大家估计今年供给量的时候，基本上都把这些算进去了。”墨柯说。

《每日经济新闻》记者注意到，中国有色金属工业协会副秘书长、锂业分会会长李宇圣在4月预计2024年全球锂供应量有望达到140万吨LCE（碳酸锂当量）以上。阿根廷约8.9万吨的产能释放是不小的比例。但相比2022年预计的16万吨，也能发现相比缩水了一半。

随着阿根廷盐湖产量的增加，全球锂盐的供应量将上升，这可能会对锂盐价格产生一定的压制作用。然而，价格受多种因素影响，包括市场需求、生产成本、预期等，因此具体价格走势仍需根据市场情况判断。

但由于是出现在预期之内，反而今年碳酸锂价格并没有因为阿根廷产量释放而出现大幅下跌。

以更能反应未来预期的期货价格为例，碳酸锂主连一直在8.6万元/吨到12万元/吨价格区间徘徊。

一不愿具名的能源金属首席分析师向《每日经济新闻》记者分析，因为锂市场的供需双方没有改变均衡价格的“爆点”，价格也只能表现在这一区间震荡，“总体锂的供给还是大于需求的，今年新能源新增车型以插混为主，对锂的带动量就小，欧美国家前5个月的环比增幅也才3个点，需求没有出现爆点”。然而供给的增量还是在继续，比如南美四大盐湖、澳矿的liontown、非洲的goulamina矿、bougouni矿。至于国内，能在今年到明年大规模新增产能的有青海中信国安锂业发展有限公司年产1.5万吨电池级碳酸锂项目、盐湖股份4万吨基础锂盐等。而这些基本上也已经是在预期之内，都是过去两年公告过的项目。只不过区别在于，生产成本更低的盐湖提锂产能释放的积极性要大于矿石提锂。

“成本测算的话，就是8万元/吨了。”上述首席分析师说。

8万元/吨生产成本主要由矿石提锂构成，它几乎构成锂价的安全边际。

由此一来，阿根廷盐湖增产因为其打“明牌”的特性，也没有给行业带来兴奋之感，锂市场的供需格局依然处于现在的均衡区间。从投资角度，也很难看到锂企的业绩弹性，该首席分析师认为在现有锂价的情况下，最适合参照比对也只有今年一季度的锂企财报。赣锋锂业一季度亏损4.39亿元，雅化集团一季度盈利1493.05万元、盛新锂能亏损1.44亿元。但同样能看到盐湖提锂的成本优势，盐湖股份一季度盈利9.34亿元，藏格矿业盈利5.29亿元。

这其实就不难理解，即便锂价处于一个阶段低点，但中国企业仍然努力扩充阿根廷盐湖的产能。

每日经济新闻

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