作者 | Christopher Mims
编译 | 未来学人
来源 | 华尔街日报
美国和中国正在展开一场高风险的能源安全竞争，焦点却出人意料，是一种从普通食盐中提取钠元素制成的电池。
两国的科研人员和企业都在积极开发这项全新电池技术。与目前手机和电网使用的锂离子电池相比，它采用了完全不同的原材料。在中美贸易关系紧张和美国电力储存需求激增的背景下，这项技术可能打破中国在电池制造关键原料上的主导地位。
这种新型电池不使用锂，而是采用一种叫纯碱的钠化合物，可直接从食盐中提取。与稀缺的锂相比，钠几乎无处不在。更有利的是，中国只能人工合成纯碱，而美国拥有丰富的天然资源，占全球储量的92%，被誉为这种物质的“沙特阿拉伯”。
美国此前两次尝试建立本土电池制造业都以失败告终。但这一次，由于获得了两党政策制定者的支持，包括现政府的激励政策和下届政府可能推出的关税措施，他们信心十足。
随着交通电气化步伐加快，电池储能对维持电网稳定性越来越关键，确保美国未来电池供应也变得至关重要。经历过能源储存领域几次变革的专家认为，这项新技术给了美国第三次机会，也可能是最后一次机会。
最近，一个由6个国家实验室和8所大学组成的联盟获得了能源部5000万美元的资助，用于推进这项技术。
与锂离子电池相比，钠离子电池更加坚固和安全。但受限于元素周期表的物理特性，它也存在明显缺点：体积更大，重量更重。
不过支持者表示，在许多应用场景中，体积和重量并不是关键因素。比如用于储存太阳能和风能的大型固定电池，可以在发电高峰期储能，需要时再向电网供电。研究人员相信，他们最终能开发出体积小、重量轻的钠离子电池，使其适用于电动汽车。
这种电池不仅能让电动车更安全、更经济，还能在更广泛的温度范围内运行，寒冷天气也没问题，这正好解决了目前锂离子电动车在低温环境下续航里程下降的问题。
在阿贡国家实验室的研究中，工作人员正用研钵和杵混合电池成分。
阿贡国家实验室能源储存研究主任、新成立联盟负责人温卡特·斯里尼瓦桑表示，钠离子电池的发展关系到国家安全。目前中国不仅是最大的关键矿物精炼国，也是主要的成品电池制造商，几乎掌控了整个锂离子电池供应链。
这种担忧确实有据可循。中国已多次限制关键矿物出口，这些矿物对电动车和可再生能源基础设施都至关重要。最近，中国先后禁止出口稀土元素，并开始审查锂离子电池重要原料石墨的出口。
随着全球对电池的依赖不断加深，中国可能获得比1970年代初欧佩克还要强的影响力。此前，美国已经两次错失良机，不仅让出了锂离子电池的早期技术突破，还放弃了将其发展成经济实惠产品的机会，如今这种电池已成为全球电动车的主流选择。
丹佛Peak Energy公司首席执行官兰登·莫斯堡说，只要行动迅速，美国就能建立独立于中国的电池产业链。他的公司正专注于开发钠离子电池在美国电网中的应用，已经与多家电力公司和独立电力供应商签约，计划在2025年建设小型试点设施。
作为钠离子电池关键原料的天然纯碱，美国储量丰富。斯里尼瓦桑指出，虽然纯碱可以人工合成，但直接开采更划算。目前美国每年开采的纯碱约有一半用于生产各类玻璃制品，从窗户到啤酒瓶都少不了它。
目前，只有中国在大规模生产早期商用钠离子电池。莫斯堡的公司正从一家中国合作伙伴购买电池组，同时努力掌握制造技术。这种情况颇具讽刺意味，过去几十年美国公司在中国设厂时被要求进行技术转让，如今角色对调，轮到中国在技术上领先，美国在学习。
Peak Energy公司在科罗拉多州布鲁姆菲尔德进行电池组测试。
在Peak Energy位于湾区的工厂里，几十名工程师正在研究如何把中国制造的电池组改造成集装箱大小的模块，用来替代公用事业公司现有的锂离子电池阵列。莫斯堡表示，公司最终要在美国建立钠离子电池工厂，但这需要几年时间。
同时，斯里尼瓦桑带领的联盟正努力改进Peak Energy等公司采购的钠离子电池。他说，主要目标是开发出能量密度能与当前低成本电动车标配电池，即磷酸铁锂（LFP）电池相当的电池组。特斯拉Model 3入门版、福特F-150 Lightning、Mustang Mach-E和多款中国车型都在使用这种电池。
斯里尼瓦桑指出，要实现这一目标还需突破多个技术难关。首要任务是调整钠离子电池的化学成分，去除中国控制的关键矿物镍。另一个挑战是提高能量密度，让电池能在更小空间内储存更多能量，这样才能与锂离子电池竞争。
特斯拉及其首席执行官埃隆·马斯克是电动车领域的领军者，但竞争对手正在迎头赶上，其中包括一家由前特斯拉顶级工程师领导的公司。价值数十亿美元的汽车初创公司Lucid的首席执行官彼得·罗林森表示，他们的技术领先于竞争对手。该公司最近获得沙特阿拉伯公共投资基金支持，完成了17.5亿美元融资。在大众、通用汽车和福特等主要车企缩减电动车计划之际，罗林森解释了公司专注高端豪华车市场的原因，以及未来推出更小电池的计划，还谈到了短期内不会推出2万美元电动车的考虑。
汽车技术的整体进步是推动钠离子电池成为电动车可行替代方案的另一个因素。正如Lucid Motors首席执行官罗林森在近期指出，汽车各方面技术的改进意味着未来电动车即使用更小的电池组，也能达到现今大电池车型的续航里程。
莫斯堡强调，要实现这一目标需要科技创新和政策支持双管齐下。比如，如果美国对中国商品普遍加征关税，除非对钠离子电池特别豁免，否则可能阻碍他的公司发展。尽管分析师担心下届政府的政策可能影响美国新能源技术的发展，但他依然保持乐观。
莫斯堡说：“我们在与即将上任的政府讨论时发现，能源安全就是国家安全，这一点已达成跨党派共识。无论是《通货膨胀削减法案》还是关税政策，目标都是一致的，就是为美国新兴企业创造发展空间，帮助它们成长为具有全球竞争力的公司。”■
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