中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，谷歌與美國(guó)公用事業(yè)公司 Xcel Energy達(dá)成重磅合作，在明尼蘇達(dá)州數(shù)據(jù)中心部署 1400MW風(fēng)力發(fā)電、200MW太陽(yáng)能發(fā)電，同時(shí)接入300MW/30GWh規(guī)模的鐵空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，打造全球按能量計(jì)規(guī)模最大的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目。
這一100 小時(shí)級(jí)鐵空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目落地，不僅為 AI 數(shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定零碳電力，更將實(shí)現(xiàn)其在金屬空氣電池儲(chǔ)能賽道的領(lǐng)跑，并且正在重塑長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域目前的競(jìng)爭(zhēng)格局。
從成本優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、項(xiàng)目落地等維度看，這一長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的“黑馬”產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在按下加速鍵。
成本：從原材料到度電成本均具備明顯優(yōu)勢(shì)
在風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大及可再生能源滲透率持續(xù)提升的背景下，低成本、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求快速攀升。
據(jù)CESA儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)不完全統(tǒng)計(jì)，2025年1-11月，我國(guó)新型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目并網(wǎng)規(guī)模為11.52GW/47.75GWh，占比規(guī)模為29.16%（功率）/44.46%（容量）。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的商業(yè)化核心，始終繞不開(kāi)度電成本。相較于鋰離子電池、液流電池等技術(shù)，鐵空氣電池儲(chǔ)能憑借原料無(wú)稀缺性、結(jié)構(gòu)極簡(jiǎn)、壽命超長(zhǎng)的特點(diǎn)，構(gòu)建了其在成本端的壁壘。
鐵空氣電池是金屬空氣電池的一種，反應(yīng)原理基于“可逆銹蝕”：放電時(shí)，鐵粉與空氣中的氧氣、水發(fā)生反應(yīng)生成氧化鐵，釋放電能；充電時(shí)，通過(guò)外部電力驅(qū)動(dòng)反應(yīng)逆轉(zhuǎn)，將氧化鐵“還原”為金屬鐵，完成能量?jī)?chǔ)存。
這一原理決定了其成本結(jié)構(gòu)的核心優(yōu)勢(shì)--無(wú)需攜帶沉重昂貴的正極活性物質(zhì)，大大減輕了電池的重量和體積。
與傳統(tǒng)電池不同，金屬空氣電池的正極直接利用空氣中的氧氣，無(wú)需攜帶鈷、鎳、鋰等稀缺金屬，僅需負(fù)極的鐵基材料與電解液即可完成能量轉(zhuǎn)換。
從原料端看，鐵是地殼中含量第四高的金屬元素，高純鐵粉價(jià)格低廉且供應(yīng)穩(wěn)定，中國(guó)作為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)，具備完整的鐵基材料供應(yīng)鏈，幾乎不存在“資源卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)專(zhuān)注于鐵空氣電池的全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能美國(guó)獨(dú)角獸公司Form Energy測(cè)算，鐵空氣電池電池成本僅為鋰離子電池的1/10。
2026年初，印度初創(chuàng)企業(yè) Meine Electric宣布，其自主研發(fā)的鐵空氣電池化學(xué)體系已完成驗(yàn)證，度電儲(chǔ)能成本可降至0.05美元以下（約0.35元/千瓦時(shí)），進(jìn)一步驗(yàn)證了該技術(shù)的成本潛力。
從全生命周期成本來(lái)看，鐵空氣電池的優(yōu)勢(shì)更為顯著，其循環(huán)壽命可達(dá)10000次以上，服役年限超過(guò)20年，明顯高于磷酸鐵鋰電池。
對(duì)于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目而言，超長(zhǎng)壽命意味著設(shè)備折舊成本的大幅攤薄，尤其適合獨(dú)立儲(chǔ)能電站、電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰等需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的場(chǎng)景。
技術(shù)與場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)：匹配長(zhǎng)時(shí)剛需
在金屬空氣電池賽道中，鋅空氣、鋁空氣電池同樣具備原料豐富的特點(diǎn)，但鐵空氣儲(chǔ)能憑借安全性、儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)、循環(huán)穩(wěn)定性、場(chǎng)景適配性等多方面核心優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)了對(duì)同類(lèi)技術(shù)的超越。
從安全性角度，儲(chǔ)能安全是電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)項(xiàng)目的 “生命線(xiàn)”。近年來(lái)，鋰離子電池儲(chǔ)能電站的熱失控事故頻發(fā)，而金屬空氣電池的水系電解液特性，從根源上解決了安全隱患。
鐵空氣電池采用中性或堿性水系電解液，無(wú)燃爆風(fēng)險(xiǎn)，即便發(fā)生電池破損，也只會(huì)出現(xiàn)電解液泄漏，不會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸。
相較于鋁空氣電池的“析氫腐蝕”問(wèn)題和鋅空氣電池的“鋅枝晶”隱患，鐵空氣電池的反應(yīng)過(guò)程更為溫和。
從儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)和循環(huán)穩(wěn)定性看，鐵-空氣電池單次充放電時(shí)長(zhǎng)可達(dá)4天（約100小時(shí)），顯著超過(guò)鋰離子電池4小時(shí)左右的典型時(shí)長(zhǎng),這使其能夠?qū)崿F(xiàn)跨日的能量搬移，填補(bǔ)可再生能源多日輸出波動(dòng)的缺口。
另外，鐵-空氣電池沒(méi)有鋰電池常見(jiàn)的循環(huán)衰減問(wèn)題，可反復(fù)充放多年而容量幾乎無(wú)損，這一點(diǎn)與全釩液流電池類(lèi)似，但鐵材料成本更低。
從場(chǎng)景適配性看，鐵空氣儲(chǔ)能的技術(shù)特性，使其能夠覆蓋我國(guó)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)的全場(chǎng)景長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求。
在電源側(cè)，針對(duì)內(nèi)蒙古、甘肅、青海等風(fēng)光大基地，鐵空氣儲(chǔ)能可用于 “棄風(fēng)棄光”消納，將間歇性新能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的可調(diào)度電源，提升新能源電站的并網(wǎng)效率。
在電網(wǎng)側(cè)，面對(duì)山東、湖北等負(fù)荷中心的調(diào)峰需求，鐵空氣儲(chǔ)能可承擔(dān)“周調(diào)峰”“季調(diào)峰”任務(wù)，彌補(bǔ)抽水蓄能受地理?xiàng)l件限制的不足。
在用戶(hù)側(cè)，谷歌與 Xcel Energy 的合作項(xiàng)目已驗(yàn)證，鐵空氣儲(chǔ)能可用于數(shù)據(jù)中心的長(zhǎng)時(shí)備用電源，助力于我國(guó)的“東數(shù)西算”工程推進(jìn)，類(lèi)似地，大型工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院等關(guān)鍵負(fù)荷也可使用多日儲(chǔ)能提高供電韌性。
此外，鐵空氣儲(chǔ)能的模塊化設(shè)計(jì)，使其能夠靈活適配不同規(guī)模的項(xiàng)目需求 —— 從千瓦級(jí)的戶(hù)用長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，到百兆瓦級(jí)的電網(wǎng)側(cè)電站，均可通過(guò)堆疊電池組實(shí)現(xiàn)快速部署，大幅縮短項(xiàng)目建設(shè)周期。
海外項(xiàng)目頻頻落地驗(yàn)證技術(shù)商業(yè)化可行性
2025年以來(lái)，鐵空氣儲(chǔ)能迎來(lái)了商業(yè)化、規(guī)模化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。全球頭部企業(yè)與能源巨頭的紛紛加快布局，推動(dòng)該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。
2025年7月，荷蘭初創(chuàng)企業(yè)Ore Energy研發(fā)的鐵空氣電池系統(tǒng)在荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的校園電網(wǎng)中成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，這是世界上第一個(gè)正式接入電網(wǎng)并持續(xù)運(yùn)行的鐵空氣電池系統(tǒng)。
項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)行具有里程碑意義，意味著鐵空氣電池從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的“最后一公里”已被打通。
2025年11月，F(xiàn)orm Energy宣布，其首個(gè)100小時(shí)鐵–空氣電池系統(tǒng)已經(jīng)正式開(kāi)始并網(wǎng)運(yùn)行，項(xiàng)目地址在在明尼蘇達(dá)州。
進(jìn)入2026年，F(xiàn)orm Energy 再出大手筆，在谷歌與明尼蘇達(dá)州電力企業(yè) Xcel Energy 打造的總?cè)萘?1.9GW 的清潔能源系統(tǒng)中 供貨300MW/30GWh 鐵空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目，成為鐵空氣電池儲(chǔ)能規(guī)模和場(chǎng)景滲透實(shí)現(xiàn)新突破的標(biāo)志性事件。
該項(xiàng)目是全球最大的鐵空氣儲(chǔ)能商業(yè)化項(xiàng)目，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)達(dá)到100小時(shí)，規(guī)模是此前 Form Energy 試點(diǎn)項(xiàng)目的200倍以上。
項(xiàng)目建成后，將為谷歌的數(shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定的綠電供應(yīng)，同時(shí)幫助 Xcel Energy 解決風(fēng)電、光伏的間歇性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全天候清潔能源供電。
作為鐵空氣儲(chǔ)能賽道的“先行者”，除了上述兩個(gè)項(xiàng)目，F(xiàn)orm Energy還實(shí)施多個(gè)項(xiàng)目。
2020年，Great River Energy向其訂購(gòu)了1MW/15MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，該項(xiàng)目尚未落地；2023年1月，該公司與Xcel Energy簽署了兩個(gè)10MW/1000MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，擬安裝在燃煤電廠(chǎng)；2023年11月，與Georgia Power簽約的15MW/1500MWh鐵空氣電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是當(dāng)時(shí)其有史以來(lái)的最大訂單。
除了 Form Energy，印度的 Meine Electric 也在鐵空氣儲(chǔ)能領(lǐng)域取得突破。該公司作為亞太地區(qū)唯一擁有成熟鐵空氣技術(shù)棧的企業(yè)，已獲得 75 萬(wàn)美元融資，其技術(shù)設(shè)計(jì)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為 16-24 小時(shí)，可與太陽(yáng)能發(fā)電的富余時(shí)段精準(zhǔn)匹配，目前正在欽奈建設(shè)試點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)施，推動(dòng)技術(shù)從原型向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。
中國(guó)布局：新一代電池研發(fā)重點(diǎn)
在2025 年新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)上，工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心相關(guān)負(fù)責(zé)人明確提出，要“系統(tǒng)布局新型材料體系、全固態(tài)電池、金屬空氣電池等新一代電池研發(fā)工作，加速新技術(shù)的落地轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程”。
這是中國(guó)相關(guān)部門(mén)首次在高級(jí)別會(huì)議上將金屬空氣電池與全固態(tài)電池并列，確立了其作為下一代電池重點(diǎn)技術(shù)方向。
這一表態(tài)，不僅釋放了政策層面對(duì)金屬空氣電池的高度重視，更是對(duì)金屬空氣電池這一技術(shù)未來(lái)發(fā)展?jié)摿Φ某浞挚隙?，也為金屬空氣電池的發(fā)展描繪了清晰的藍(lán)圖。
有業(yè)內(nèi)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，結(jié)合正在編制的《“十五五”新型電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《“十五五”新型儲(chǔ)能實(shí)施方案》，金屬空氣電池或?qū)⒊蔀橹袊?guó) “十五五”期間新能源電池產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。
作為金屬空氣賽道的領(lǐng)跑者，鐵空氣儲(chǔ)能自然也將成為政策支持的核心對(duì)象。
從政策導(dǎo)向來(lái)看，工信部裝備工業(yè)發(fā)展中心相關(guān)負(fù)責(zé)人講話(huà)中，對(duì)于新一代電池發(fā)展部署目標(biāo)不僅限于研發(fā)，更強(qiáng)調(diào)“落地轉(zhuǎn)化”和“產(chǎn)業(yè)化”，預(yù)示著資源將向具備產(chǎn)業(yè)化能力的企業(yè)傾斜。
按照慣例，下一個(gè)五年，鐵空氣儲(chǔ)能技術(shù)有望獲得過(guò)“研發(fā)補(bǔ)貼、首臺(tái)（套）示范、產(chǎn)業(yè)化扶持”等多重措施助力，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破與項(xiàng)目落地。
發(fā)展仍需跨越技術(shù)層面多道門(mén)檻
業(yè)內(nèi)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，盡管鐵空氣電池儲(chǔ)能已展現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Γ蔀榻饘倏諝怆姵刭惖赖念I(lǐng)跑者，但要實(shí)現(xiàn)全面商業(yè)化，仍需跨越技術(shù)層面的多道門(mén)檻。
其一，能量密度較低。鐵空氣電池的理論能量密度約為764Wh/kg，但實(shí)際應(yīng)用中受技術(shù)限制通常較低，一般在100-300 Wh/kg范圍，顯著低于鋰離子電池的150-300 Wh/kg，這使其應(yīng)用局限于固定儲(chǔ)能領(lǐng)域。
其二，充電效率較低，系統(tǒng)效率有待提升。鐵空氣電池的往返效率約為50-70%（意味著儲(chǔ)能過(guò)程中有30-50%的能量損失）低于鋰離子電池的85%以上，也低于抽水蓄能的70%-80%，較高的能量損耗會(huì)降低能源利用效率，在部分對(duì)效率敏感的場(chǎng)景中競(jìng)爭(zhēng)力不足。
其三，鐵空氣電池響應(yīng)速度慢。由于電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)限制，不適合在電網(wǎng)中快速輸送大量電力。據(jù)悉，谷歌的數(shù)據(jù)中心將采取“復(fù)合式策略”，同時(shí)部署鋰電池與鐵空氣電池。前者負(fù)責(zé)應(yīng)對(duì)短時(shí)間的突發(fā)電力需求，后者則作為長(zhǎng)效支柱。
其四，副反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。盡管Form Energy通過(guò)電解質(zhì)配方和催化劑優(yōu)化抑制了析氫副反應(yīng)，但長(zhǎng)期運(yùn)行中仍可能存在其他副反應(yīng)，導(dǎo)致電池性能衰減。
另外，雖然實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)樂(lè)觀(guān)，但實(shí)際并網(wǎng)運(yùn)行的鐵空氣電池項(xiàng)目長(zhǎng)期循環(huán)壽命仍需更多數(shù)據(jù)支撐。
值得一提的是，目前，鐵空氣電池儲(chǔ)能在中國(guó)進(jìn)展緩慢，產(chǎn)業(yè)鏈仍處于“碎片化”狀態(tài)，高純鐵粉的電池級(jí)應(yīng)用、電解液的規(guī)?；a(chǎn)、系統(tǒng)集成的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，仍需完善。
未來(lái)，這一技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展需要依托龍頭企業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，降低產(chǎn)業(yè)成本。
然而，這些挑戰(zhàn)并未掩蓋其巨大潛力，隨著材料科學(xué)、電化學(xué)工程和系統(tǒng)集成技術(shù)的進(jìn)步，鐵空氣電池的性能有望持續(xù)優(yōu)化。
