【能源五分鐘】鋰電池之外，下一代儲能電池有哪些？
上回介紹了目前主流的鋰離子電池家族。不過，鋰電池並非唯一的儲能技術。隨著 AI 資料中心快速發展、再生能源占比持續提升，以及地緣政治、原物料供應與成本等因素影響，全球也開始積極尋找更多元的電池技術，希望降低對鋰資源的依賴，同時滿足更長時間、更低成本的儲能需求。
百年老將：鉛酸蓄電池
在鋰離子電池普及以前，鉛酸蓄電池（Lead-acid Battery）是全球應用最廣泛的充電電池，是目前最成熟的二次電池技術之一。由於成本低、技術成熟、可靠度高，加上回收率可達九成，至今仍廣泛應用於汽車啟動電池、不斷電系統（UPS）、基地台及備援電源等領域。
不過，鉛酸蓄電池能量密度低、重量較重及循環壽命較短等缺點，難以滿足電動車及大型儲能系統對高能量密度的需求。
（Source：researchgate）
新型小黑馬：鈉離子電池
除了鋰離子電池外，鈉離子電池也是近年快速升溫的技術之一。鈉與鋰同屬鹼金屬，但鈉資源更加豐富，廣泛存在於海水及地殼中，因此原料取得相對容易，也能降低對鋰礦供應鏈的依賴。
鈉離子電池最大的優勢在於原料成本較低、安全性佳，且低溫性能表現優異，因此吸引許多電池廠投入布局。不過，由於鈉離子的原子半徑較鋰離子大，在相同體積下可儲存的能量較少，因此能量密度低於鋰離子電池。若要達到相同容量，就必須增加更多電池芯，讓系統重量增加、占用更多空間。
（Source：MDPI）
長時儲能興起：液流電池與鐵空氣電池
除了尋找鋰電池的替代方案外，另一項重要趨勢則是「長時儲能」。目前鋰電池儲能系統多應用於短時間的削峰填谷及電網調頻，但若要支援長時間的儲能需求，鋰電池不符合成本效益，因此液流電池及鐵空氣電池逐漸受到市場關注。
液流電池（Flow Battery）最大的特色，在於能量並非儲存在電池芯內，而是儲存在外部的正、負極電解液槽中，再透過幫浦將電解液送入電池堆（Stack）完成充放電。由於儲能容量可透過增加電解液槽體積來擴充，因此具備壽命長、安全性高及適合長時間放電等優勢。
（Source：台大）
目前發展最成熟的是全釩液流電池（Vanadium Redox Flow Battery，VRFB），已逐步應用於大型電網及再生能源儲能案場。不過，由於液流電池系統體積較大，且需要幫浦、管線及儲槽等設備，因此較適合固定式大型儲能，而不適用於電動車及消費性電子產品。
鐵空氣電池（Iron-Air Battery）則是近年備受矚目的另一項長時儲能技術。其原理是利用鐵與空氣中的氧氣進行氧化還原反應來儲存與釋放能量，可簡單理解為控制鐵「氧化」與「還原」的過程。
（Source：formenergy）
由於鐵是地球上最豐富且成本最低的金屬之一，因此鐵空氣電池具有低成本及原料充足等優勢，部分業者更將目標鎖定連續供電 100 小時以上，可望成為未來再生能源及 AI 資料中心的重要備援電力來源。不過，相較於鋰電池，鐵空氣電池的能量密度及充放電效率仍較低。
未來電池技術將朝多元化發展
目前，鋰離子電池仍將是電動車及儲能的主力；鈉離子電池可望切入低成本儲能市場；液流電池與鐵空氣電池則瞄準長時儲能應用。此外，包括鎂離子、鈣離子、鋁離子及鋅系電池等新型技術，也持續由全球研究機構與企業投入開發，未來有望提供更多元的能源儲存解決方案。
（首圖來源：Unsplash）