在你的一生中，你是否見過一種長達(dá)1.8米、形似氧氣罐的電池呢？恐怕大部分人的答案是否定的。這種電池曾經(jīng)一直被用于國際空間站（ISS），并且最近民營企業(yè)開始生產(chǎn)這種電池，已經(jīng)收到了總值超過4億美元的訂單，但仍然供不應(yīng)求。
這種電池被稱為NiH2鎳氫電池，是由美國宇航局（NASA）開發(fā)的。與我們通常使用的鎳氫電池（NiMH）不同，NiH2鎳氫電池的陽極本身就是氫氣，放電時(shí)會(huì)氧化成水，充電時(shí)則會(huì)催化產(chǎn)生氫氣。為了存儲這種電池的高壓氫氣，它被裝在加壓的鋼瓶中。由于它的特殊設(shè)計(jì)，這種電池具有高達(dá)82.7個(gè)大氣壓的壓力。
或許你會(huì)擔(dān)心這種電池非常不安全，會(huì)因?yàn)閴毫^大而爆炸。然而，我們不能用常人的眼光去評判NASA的選擇。NASA選擇使用這種電池裝備國際空間站的最大原因當(dāng)然是安全性，其次是它的超長壽命。要知道，如果這種電池爆炸了或者頻繁更換，不僅會(huì)對宇航員安全造成威脅，而且還將帶來巨大的財(cái)政壓力。
實(shí)際上，鎳氫電池的最大特點(diǎn)就是壽命特別長。這種電池在上世紀(jì)70年代就被設(shè)計(jì)出來了，當(dāng)時(shí)鋰離子電池還處于摸索階段，循環(huán)使用壽命只有約200次，鉛酸電池也只有約500次。而鎳氫電池卻可以驚人地循環(huán)使用約30,000次。盡管能量密度只有鋰電池的三分之一，但它在太空中憑借這種超長的壽命成為了最受歡迎的能源儲存設(shè)備。
也許你會(huì)認(rèn)為，這么大的壓力肯定不安全。然而，鎳氫電池內(nèi)部的反應(yīng)確實(shí)非常穩(wěn)定。當(dāng)氫氣在容器內(nèi)積聚，達(dá)到氫燃料電池通常峰值壓力的約5%時(shí)，化學(xué)反應(yīng)本身的特性會(huì)強(qiáng)迫氫氣轉(zhuǎn)化為水。因此，只要電池具備良好的散熱性能，過充也不會(huì)帶來問題。相比之下，如果是鋰離子電池，一旦過熱就會(huì)瞬間燃爆，坐在電動(dòng)車上甚至來不及下車就可能遭受火災(zāi)。
為了測試鎳氫電池的安全性，NASA甚至采取了以火焰烤燒電池的方式。結(jié)果證明，它的安全性非?？煽?。然而，近期的報(bào)道稱，國際空間站首次派出了兩名女宇航員的全女班進(jìn)行太空行走，目的是將鎳氫電池更換為鋰離子電池。這一消息可能意味著鎳氫電池的壽命雖然很長，仍然無法適應(yīng)太空中惡劣的環(huán)境。另一方面，鋰離子電池也可能已經(jīng)意識到自己的不足，努力迎頭趕上。
鎳氫電池在太空中具有重要的作用。國際空間站和一些重要的太空設(shè)備，如哈勃望遠(yuǎn)鏡，都使用了6個(gè)重達(dá)125磅的鎳氫電池來存儲太陽能電池收集的能量。這些電池的電壓為24伏，存儲的能量大約是普通數(shù)碼相機(jī)的2000倍。然而，即使在這種情況下，哈勃望遠(yuǎn)鏡仍然更換了一次電池。
查閱資料顯示，哈勃望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在似乎已經(jīng)不再使用鎳氫電池，而是使用了索尼專門設(shè)計(jì)用于太空的18650鋰離子電池，共352節(jié)，可承受18000次循環(huán)充放電。
那么，鎳氫電池是從太空被貶謫下凡，到地球上來發(fā)揮余熱了嗎？以前的鎳氫電池之所以在地球上沒有發(fā)揮作用，是因?yàn)樗枰嘿F的鉑金作為催化劑。然而，在五年前，美國斯坦福大學(xué)的崔毅教授的團(tuán)隊(duì)找到了一種令人驚喜的、只需20美元每公斤的廉價(jià)鎳鉬鈷合金催化劑。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為鎳氫電池的大規(guī)模應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)。
現(xiàn)在，崔毅已經(jīng)創(chuàng)辦了一家名為EnerVenue的公司，開始將這項(xiàng)太空技術(shù)應(yīng)用到能源儲存設(shè)備中。該公司最近發(fā)布了最新一代的鎳氫電池，它的長度為1.8米，直徑為15厘米，容量為3千瓦時(shí)。這種電池的壽命可長達(dá)30年，并且可以在-40℃至60℃的寬溫度范圍內(nèi)正常工作，幾乎不需要任何額外的維護(hù)。
然而，這種技術(shù)的成本較高，能量密度也較低，可能在應(yīng)用時(shí)存在一定限制。但它制造相對簡單，具有高安全性和超長壽命。一旦技術(shù)成熟，成本降低，它可能具有極強(qiáng)的競爭力，并為能源儲存領(lǐng)域帶來巨大的變革。
EnerVenue公司已經(jīng)建立了一條試產(chǎn)線，每年可以生產(chǎn)100兆瓦時(shí)的鎳氫電池。然而，他們所接到的訂單已經(jīng)超過了7吉瓦時(shí)，總金額約為4億美元，主要來自幾家太陽能開發(fā)商。此外，EnerVenue公司還計(jì)劃在肯塔基州建設(shè)一座近93000平方米的巨型工廠，每年生產(chǎn)高達(dá)5吉瓦時(shí)的電池，最終產(chǎn)能可達(dá)20吉瓦時(shí)。
那么，這種電池最終能否普及開來呢？未來家庭儲能市場應(yīng)該非常有潛力。如果你能買一款可終身使用的電池，那未來可能就會(huì)看到路邊的小吃攤使用這種太空技術(shù)的鎳氫電池。讓我們拭目以待。
原創(chuàng)文章，作者：科技探索者，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://2079x.cn/article/588122.html
