这款廉价电池可以支持绿色能源转型 - 彭博社

Form Energy的铁氧电池通过在电化学上推动一个生锈反应向前和向后运行。

摄影师：Cayce Clifford for Bloomberg Green

当比利·伍德福德（Billy Woodford）和他的朋友们着手建造一种可以取代燃煤电厂的新型电池时，他们的突破性技术灵感来自于观众在足球场使用的一次性手暖袋。电池的关键成分：铁锈。

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伍德福德的初创公司Form Energy Inc.于2017年创立，设定了明确而雄 amb2c的目标。电池需要在白天吸收可再生能源，并在夜间释放能量，在日落后和无风的日子继续运行。锂离子电池，就像电动汽车和智能手机中的那样，可以运行，但没有任何公用事业公司能够负担得起在电网上运行那种类型的电池超过几个小时。公用事业公司需要一种便宜到可以部署100小时或更长时间的电池。在共同创立Form公司并担任首席执行官的特斯拉公司前工作的马特奥·哈拉米略（Mateo Jaramillo）说：“你几乎可以让任何电池在电网上运行任何持续时间。”（伍德福德是首席技术官。）“最终都归结为成本。”

比利·伍德福德（Billy Woodford）是Form Energy的首席技术官，他从足球场观众使用的一次性手部保暖袋中获得了电池技术的灵感。摄影师：M. Scott Brauer，彭博绿色电池是一种众所周知的难以掌握的技术。将新材料的化学成分从实验室引入商业应用平均需要15年的时间，这对于帮助美国实现2035年实现碳零排放的目标来说太长了。 到2035年实现碳零排放的目标。然而，伍德福德和他的团队创造了创纪录的速度：四年时间完成了第一个试点项目，七年时间完成了第一个商业部署。他们的过程从低成本材料开始，并从那里进行迭代，这表明创新可以在有限的时间内实现全球气候目标。

Form的五位联合创始人，包括Yet-Ming Chiang、Ted Wiley和Marco Ferrara，开始时对材料进行了头脑风暴，一旦提出就立即将大多数想法丢弃。一些建议已经商业化，比如使用钒等材料和大桶液体的流动电池。但是，一种可以持续100小时的电池只能依赖于廉价丰富的元素，最终的候选名单缩减到了铁和硫。由于铁是更容易处理的材料，所以铁胜出。

“直接还原铁”颗粒是Form电池技术中最低成本的金属铁形式。该公司将其用于在马萨诸塞州萨默维尔实验室中测试不同电池配置下的亚比铁电极。摄影师：M. Scott Brauer，彭博绿色然后，伍德福德转向一个不太可能的灵感来源：他在宾夕法尼亚州寒冷日子里使用的一次性手热器。挤压这些装满晶体的小袋子开始了一种铁的生锈过程—它基本上是与氧气反应形成氧化铁—这个过程会被化学物质加速。这种反应以热能的形式释放能量。伍德福德和Form的科学家脑袋张，认为通过正确的设置，他们可以利用相同的反应释放能量作为电子。

哈拉米洛并不信服。“我以为我会证明这个想法是错误的，”他说。“最好先证明这是一个糟糕的想法，而不是后来才发现。”

听 与哈拉米洛和伍德福德的对话，当阿克沙特·拉蒂访问Form的测试中心时。

但这个想法并不糟糕。经过数千次实验，伍德福德对手热器的押注成为了Form电池的核心。这家总部位于马萨诸塞州萨默维尔的公司已经从比尔·盖茨领导的突破能源风投公司筹集了近9亿美元，并与乔治亚电力、大河能源和艾克斯尔能源等公司签订了合作伙伴关系。接下来是在西弗吉尼亚州建造一座价值7.6亿美元的电池制造设施，该公司表示希望在2024年底前投入运营。

小型铁氧电池正在不同条件下进行性能测试。一旦电池配置在这种测试环境中表现良好，就会按照更大比例重新制造以进行进一步测试。摄影师：M. Scott Brauer，彭博绿色促进发展电网储能的激励措施说服曼钦支持该法案的人之一

摄影师：Cayce Clifford（彭博绿色）目前，唯一能看到Form铁电池突破的地方是加利福尼亚州伯克利的一个仓库里的测试中心。“如果你从外面观看，这并不是高度娱乐性的事情——不完全是有魅力的大型动物，”贾拉米洛在走过一个小冰箱大小的塑料盒子时警告访客。“但为了达到我们追求的成本目标，它不能看起来像什么。”

在商业规模上，Form的电池将由许多这些塑料盒子组成，打包在集装箱内，并停放在靠近输电电缆的地方。如果你仔细观察，就有可能看到一些动作：每个盒子里都含有黑色液体气泡，有点像可口可乐在一个巨大的牛奶容器中脱气。你看到的是铁生锈的过程，也许这是Form使用的最不寻常的策略。从化学角度来看，塑料盒子中的过程是铁与氧气混合形成氧化铁（更为人所熟知的是生锈的铁），同时产生电力。这个过程也是可逆的。再加入电力，就有可能将铁分离出来，同时释放氧气。如果这个过程不可逆转，那将是一个不断生锈铁来发电的昂贵电池。

Form正在加利福尼亚的一个仓库里测试其全尺寸铁电池突破。生锈和脱锈的过程看起来有点像可口可乐脱气。摄影师：Cayce Clifford（彭博绿色）Form公司方法背后的化学反应相对简单，但构建一个可以充放电数百次的电池并不简单。例如，锈并不是一个化学物质；它通常是铁氧化物的混合物，将每种铁氧化物转化回铁需要不同的条件。

不可避免地会发生一些不受欢迎的副反应。其中一种会产生氢气，需要定期加水；另一种会吸收空气中的二氧化碳，缩短电池的寿命。即使在实现商业规模之后，也不能保证Form公司的电池会完美运行或解决所有随着电网向远离化石燃料过渡而带来的挑战。在商业部署到期之前，该公司还有两年时间来解决问题。

从一开始，Form公司的目标就是构建一种可以以每千瓦时20美元的价格与锂离子电池一样有效的东西。这一成就将使用100%可再生能源为电网供电变得负担得起。尽管Form公司建造的第一个电池项目将比这更昂贵，但选择铁使得以大幅度击败锂离子电池价格的目标变得可信，尤其是在需求驱动的锂短缺进一步凸显铁的丰富性的情况下。公司建造的铁空气电池越多，每个电池就会变得更便宜。

“制造一个糟糕的铁空气电池相当容易，”Jaramillo说。“让这种化学物质在其最高水平和最低成本下运行是非常困难的。”

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