零號檔案 第33集：建造一個電池來取代煤電廠 - 彭博社

在馬薩諸塞州薩默維爾的Form實驗室，每個橙色的封裝都裝有一個鐵氣電池。

攝影師：M. Scott Brauer，彭博綠色

Form Energy Inc.於2017年創立，旨在建造一種可以取代燃煤電廠的新型電池。該電池需要能夠在白天吸收可再生能源並在夜晚釋放能量，而且需要在沒有太陽和無風的日子裏持續運行100多個小時。這些參數意味着電池還必須要便宜 — 非常便宜。在討論了許多想法之後，Form的聯合創始人們最終選擇了一個令人驚訝的方案。該公司的突破性電池技術依賴於鐵鏽。

通過在價格上擊敗其他電池，Form希望其創新能夠使以100%可再生能源為動力的電網變得負擔得起。這家初創公司的過程還表明，創新可以在有限的時間內實現全球氣候目標。

您可以在此處閲讀有關Form Energy的更多信息並查看電池的外觀。在下方收聽完整的節目，瞭解更多關於播客的信息，並在蘋果，Spotify和Google上訂閲，以便及時瞭解新節目。

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Akshat Rathi 00:00

歡迎來到零。我是Akshat Rathi。本週：一個問題，兩個元素和9億美元。

Akshat Rathi 00:20

讓我們談談可再生能源的問題。別擔心，這不是我們否認氣候變化的一集。只是可再生能源並不總是可用，太陽會消失，風會停止，但我們對能源的需求永不停歇。這種不匹配正是讓我們的電網依賴煤炭和天然氣的原因。化石燃料可以隨時燃燒。但我們需要停止使用它們。

因此，一個解決方案是用風能和太陽能填充電池。但這太昂貴了。

今天的節目是關於一家試圖改變這一現狀的公司。Form Energy的目標是製造一種非常便宜的電池，一種可以取代煤炭發電廠的電池。對於一個電池狂熱者來説，這是一個激動人心的追求。Form唯一的限制是科學和金錢的法則。而這家初創公司似乎已經找到了一種可以做到如此便宜的電池。

我看到了。這個電池看起來並不起眼。首席執行官Mateo Jaramillo和其他五位聯合創始人之一向我們展示了不同的原型。當我們逐個看下去時，電池變得更便宜了，而且…

Akshat Rathi（錄音中）

…看起來也更便宜了！

Mateo Jaramillo 01:31

當我們在做一些需要像這個電池一樣低成本的東西時。你可以進行目視測試，對吧？看起來貴嗎？生產零件看起來貴嗎？部署看起來貴嗎？我們通過了目視測試。這看起來不貴，而且它有效。

阿克沙特·拉蒂 01:49

我不應該笑。但那真是令人震驚。鋰離子電池設施，這是用於智能手機和電動汽車的電池，需要你戴着頭套和乾淨的衣服，而這種Form電池卻是在室外。它看起來就像可樂在一個塑料杯裏冒泡一樣

比利·伍德福德 02:07

在這種情況下，從側面你會看到氧氣泡從底部冒出並積聚，然後最終從電池中移除。

阿克沙特·拉蒂 02:15

這就是比利·伍德福德，首席技術官，描述的鐵空氣電池。我看到的是生鏽的過程，Form能源的重大創新。

生鏽是鐵慢慢老化的跡象。它是鐵與氧氣結合形成氧化鐵。這不是一種理想的反應，而且它是被動發生的。但這種化學反應實際上正在釋放能量。非常緩慢。Form能源找到了一種控制方式來加速反應，並將能量提取為電子。當我訪問Form時，我和兩位聯合創始人馬泰奧一起參觀，你聽到他為電池外觀辯護，以及比利·伍德福德，他是首席技術官。然後我們坐下來談論Form能源試圖解決的問題規模，新電池化學的挑戰以及創辦一家吸引了近9億美元投資的公司所需的一切。

阿克沙特·拉蒂 03:27

馬特奧，歡迎來到 Zero。

馬特奧·哈拉米約 03:29

謝謝。很高興來到這裏。

阿克沙特·拉蒂 03:31

所以馬特奧，這不是你的第一家電池公司。你來到這裏的故事是什麼？

馬特奧·哈拉米約 03:35

這是我第三家電池公司。我從事電池行業已經將近20年了。我看到了電池可能產生的影響。當我2004年開始研究電池時，我希望有一天會實現這種影響。所以我無法解釋，除了電池已經俘獲了我的想象力，我對電池有一種無窮的好奇心，而對其他事物卻沒有。但在加入 Form 公司之前，我在特斯拉工作了好幾年。在那裏，我啓動了後來成為特斯拉能源項目的工作。所以那是業務中的電網儲能部分。當我離開時，我開始思考接下來的能源儲存在電網上會發生什麼？當時能源轉型已經非常迫在眉睫，我感覺我能看到事情將會發展的方向。很明顯，在更廣泛的領域中存在一個空白，一個機會，坦率地説，這是為多日儲存而設的，因為這是你最終需要的，以取代並淘汰電網上的所有熱力發電，包括煤炭和天然氣。從一開始，目標就是什麼樣的電池可以取代煤炭發電廠？這是我們可以陳述任務的最簡單方式。

阿克沙特·拉蒂 04:38

Mateo對多天儲存的看法實際上是關於金錢的。原則上，你可以使用任何電池來儲存任意數量的電力。但目前使用鋰離子電池儲存超過幾小時電力是不經濟的。Form Energy的電池採用鐵和空氣，這意味着它的價格可以是今天鋰離子電池的七分之一。這將使其便宜到足以建造用於儲存多天太陽能和風能的巨大電池，這可能消除大多數化石燃料發電廠的使用。

Mateo Jaramillo 05:13

我們並不是從鐵空氣作為化學反應開始的。我們同時考慮了其他選項，這是我們能想到的最早的競爭者之一。但我們真正從問題陳述開始，而不是從手頭已經確定可以強行適應市場的技術開始。我們做出的另一個重大賭注是，這將在足夠接近的時間範圍內變得相關。

Akshat Rathi 05:38

對，你當時考慮的時間範圍是多久，你知道，考慮到你之前在幾家電池公司工作過，你知道，在Form這家公司，你認為建造這種鐵空氣電池需要多長時間？

Mateo Jaramillo 05:49

嗯，我的假設是10年。任何硬件要真正產生規模影響都需要這麼長的時間。我們之所以這樣做是因為影響力，而不是因為我們想證明這種化學反應有效。事實上，這相當瑣碎。影響力當然需要我們進行規模生產，並且進行規模部署。這是我們所採取的時間範圍。然而，我要説，市場的發展速度比我們任何人預期的都要快。我們認為它將在10年的時間範圍內變得相關。但僅看到在我們存在的頭五年內它的發展速度有多快已經得到驗證，而且只會加速。

Akshat Rathi 06:25

你對使電池成為商業產品的10年計劃進展如何？

Mateo Jaramillo 06:29

我們進展順利。事實上，如果説有什麼的話，我們比計劃提前了一點。我們很幸運，無論何時嘗試全新事物都需要一定的運氣。我們很幸運地翻開了幾張我們希望的牌。另一方面，你也要自己創造運氣，取得很多線性進展並非偶然。我們之所以能夠做到這一點，另一個原因是在市場方面，我們瞭解成功的標誌是什麼。我們不用糾結於某種規格組合是否會在市場上成功。這是因為我們在早期進行了深入分析的投資。這要感謝我們的聯合創始人Marco Ferrara，他建立的模型功能使我們真正瞭解了這些權衡，並且非常精確地知道如何進行權衡，這樣當Billy和團隊在實驗室裏與化學品一起工作時，他們知道每投入1美元的資本支出如何進行權衡，以及其在循環效率曲線上的位置。

Akshat Rathi 07:29

這裏有很多行話。讓我們退後一步。Mateo的意思是，電池是否在商業上成功取決於其前期成本，也就是資本支出，或者稱為capex。這就是為什麼Marco在模擬Form對其電池所做更改如何影響其價格的電子表格中非常小心。影響電池成功的另一個因素是所謂的循環效率，簡單來説，就是你每投入一單位能量，從電池中得到多少電能。你可能認為你應該得到全部，即100%的循環效率，但物理和化學定律不允許這樣做。總會有一些損失。如果損失率為25%，那麼運行電池的成本會大大增加。如果損失率低於10%，那麼情況就容易得多。

Akshat Rathi 8:35

好的，讓我們來看看福姆電池，這是一種奇怪的電池，因為根據我們對電池的瞭解，電池通常是由高度專門化的化學物質組成，可以執行非常具體的任務，比如讓電動汽車以每小時100英里的速度行駛，而福姆電池卻做不到這一點。

Mateo Jaramillo 08:52

清楚了，它可以做到。但選擇它會是一個非常糟糕的選擇。所有電池都有權衡。關鍵是為了某種化學反應，選擇適合的應用，不關心它不擅長的事情，對吧？因此，鐵空氣電池並不特別適合。事實上，它們根本不適合用於動力應用，即移動物體。但它們非常適合解決電網上這種多日間歇性問題。

Akshat Rathi 9:18

好的，那麼描述一下這種電池。

Mateo Jaramillo 9:22

福姆正在商業化一種鐵空氣電池，它的名字就是它的作用。我們在電池中讓鐵生鏽和去鏽。人們非常熟悉鐵會生鏽這個事實，對吧？大約3000年前，人類在一個時代中使用鐵。因此，我們對鐵生鏽的過程有了很多瞭解，這就是整個腐蝕科學的世界，對吧？我們如何防止鐵生鏽？如何確保那些橋樑長時間保持穩固？我們正在商業化的就是這種反應，以及反向反應。那麼我們如何控制這種反應？如何讓它在電池中表現得儘可能高效，成本儘可能低？這實際上是我們過去五年一直在努力解決的問題，一個可逆的生鏽電池。

Akshat Rathi 10:09

我會假設，你有一塊新的鐵塊，你把它放在室外，它將需要幾個月才會生鏽，或者至少在外面形成一層鏽，這會阻止下面的鐵生鏽，你的電池會快得多。

Mateo Jaramillo 10:24

沒錯。而鐵生鏽發生在表面的想法是我們已經找到如何處理的有趣事情之一。如果你讓它自然發生，它需要很長時間，這是一個我們在電池中非常積極驅動的反應。所以我們知道如何在我們提供的條件下驅動這個反應，以獲得這個反應的速度，無論是在充電還是放電時，使其適用於這種多天的應用，我們沒有幾個月的時間等待氧化自然發生。因此，我們正在驅動的是非常受控制的反應。

Akshat Rathi 11:00

當人們想到離子生鏽時，他們並不真正考慮能源。那麼能源是如何介入其中的呢？

Mateo Jaramillo 11:06

是的，當我們談論能源時，我們談論的是電子，對吧？畢竟這是一塊電池。所以如果人們瞭解一些關於電池的知識，他們可能聽説過鋰離子電池。確實，這就是名字的由來，因為有一種鋰離子實際上是從陽極到陰極來回移動的。這就提供了電荷，對吧？當電子被放棄或者被交還時，鋰離子就是傳遞電荷的那個。對我們來説，沒有鐵離子來回移動。這是一個氫氧化物。因此，這是氫和氧的結合。這就是那個分子，它在接受或者釋放電子的工作。所以你是對的。在野外，鐵免費放棄它的電子。基本上，它會去別的地方，對吧？關鍵是我們在這種液體環境中捕獲了這個電子，這樣氫氧化物離子就可以做我們需要它做的工作。

Akshat Rathi 12:01

所以這有點像 - [笑聲] 剛才發生的是，Mateo在解釋完之後，看了一眼Billy，確認他理解正確。

Mateo Jaramillo 12:14

我總是和Billy核對這些事情。

Akshat Rathi 12:18

所以Billy，你是Form Energy這裏的首席技術官，有一種不同的方式來解釋這個特定的反應。你最好的解釋是什麼？

Billy Woodford 12:28

當然。所以這裏的類比是生鏽反應。而這種反應實際上是故意在取暖器中進行的。所以這些小口袋裝置，當外面很冷時，你想讓血液循環到你的指尖。這些實際上充滿了一種細鐵粉末，正在生鏽。它們的生鏽速度非常緩慢，產生熱量。因此，在這種情況下，生鏽反應的能量轉化為熱量。在我們的電池中，因為我們將其在電化學上分離並驅動，而不僅僅是化學上，我們可以將這種能量捕獲為電能。我知道這是因為在Form的早期，我們測試的一些最早期的鐵粉是我通過購買一堆取暖器並剪開它們來獲得的。

Akshat Rathi 13:12

哇，這就是，我是説，這就是你建立一個價值十億美元的電池公司的方式。

Billy Woodford 13:18

一步一個腳印。

Mateo Jaramillo 13:20

作為一個例子，當他們最初在研究如何移動直接還原鐵時，這是電弧爐鋼鐵生產中使用的材料。他們沒有意識到這會氧化得多麼快。有一艘船上有大約40萬噸的DRI。它開始變熱，因為它是一個巨大的手暖器。一旦開始變熱，就無法停止，他們不得不讓船沉沒。

Akshat Rathi

哇。

Billy Woodford 13:50

反應被海水加劇。所以你知道，如果道路上有鹽，會導致汽車更快生鏽。同樣的道理。所以海水中的鹽導致了生鏽反應加速。

Akshat Rathi 14:06

這發生在2003年。在馬達加斯加東部的印度洋。這艘船升温到攝氏300度，可以理解，結構開始崩潰。船上的每個人都被疏散並離開了。

Akshat Rathi 14:23

Billy，你是如何開始從事這個工作的？我知道手暖器參與其中，但我想你必須付出更多努力才能得到這份工作，對嗎？

Billy Woodford 14:29

所以我在賓夕法尼亞州北部長大，本科在賓夕法尼亞州立大學學習材料科學，我有機會做一份實習，我在那裏參與了一個電池組件的開發。那真的是我第一次對電池感到興奮和感興趣的地方。我認為這就像，我因為科學而來，但我因為使命而留下。所以，我對電池感興趣是因為其中的技術問題。然後通過我的博士學位，我真正意識到電池對氣候和能源的影響有多大。

Akshat Rathi 14:58

什麼技術挑戰讓你繼續前行？

Billy Woodford 15:01

是的，原則上這是一個簡單的反應，但當然魔鬼總是隱藏在細節中。許多挑戰與控制這種反應有關。使其在機械上穩定，你知道，如果你的汽車生鏽了，那可能會機械脱落。這是我們不得不解決的難題之一：如何設計它才能穩固、耐用且可複製？其他挑戰包括電池的效率。那麼，當你放電時，如何讓你投入電池的能量有很大一部分能夠回收？製造一個鐵空氣電池循環是一回事，設計一個可擴展且低成本的電池是另一回事。這是挑戰中至關重要的一環。

Mateo Jaramillo 15:43

製造一個糟糕的鐵空氣電池相對容易。讓這種化學物質以最高水平、最低成本發揮作用則非常困難。只有當你擁有像比利和我們建立的團隊這樣素質的人才時，你才能做到。

Akshat Rathi 16:04

休息後，通貨膨脹減少法案如何幫助形成，以及何時你可能能親自駕駛一些Form電池。

Akshat Rathi 16:23

通貨膨脹減少法案對貴公司具體有什麼作用？

馬特奧·哈拉米約 16:27

嗯，這是一個有700頁的文件。所以很難説它有一個具體的作用。然而，從一個廣泛的角度來看，它對我們作為一個公司最有可能做的最好的事情是，非常明確地確定了能源儲存在這個更廣泛的能源過渡到脱碳系統，特別是脱碳電網中可以發揮的作用，並且採取規範性立場。因此，例如，對於獨立儲存的投資税收抵免。這是行業多年來一直在努力爭取的事情，試圖獲得通過，這是太陽能已經享有的一個好處，而儲存行業希望儲存也能夠符合同樣的抵免條件。因此，非常明確地，在法案中有這一條。因此，這是一個非常明確的信號，表明儲存被打算與這些其他大規模基礎設施型技術一起大量部署在電網上。

阿克沙特·拉蒂17:24

如果可能的話，您能否詳細介紹一下針對儲存的税收抵免如何適用於您將要建造的商業項目？

馬特奧·哈拉米約 17:34

當然，投資税收抵免的基準是項目的資本支出價值的30%的税收抵免。還有一些額外的加成。例如，對於國內內容或資產所在地的10%加成，如果它位於一個弱勢社區或經濟發展社區，例如。例如，對於非營利組織的所有者也有額外的加成。因此，這可能將買方的實際成本降低了多達三分之二。

Akshat Rathi 18:06

哇，太神奇了。

Mateo Jaramillo 18:11

是的，這絕對是寫入税法的工業政策。

Akshat Rathi 18:13

你們什麼時候會建造第一個商業項目？

Mateo Jaramillo 17:58

我們的第一個商業項目將於2024年底開始與合作伙伴部署。這也是這個行業的發展速度，你不能一夜之間啓動大量基礎設施。

Akshat Rathi 18:29

在12月，Form宣佈將在西弗吉尼亞州建造一個價值7.6億美元的工廠來生產其電池。該工廠將於2024年開始生產電池。這是Form公司為使電池對其客户（希望消除煤炭和天然氣使用的電力公司）更加實惠的10年計劃的關鍵一步。

Mateo Jaramillo 18:53

因此，我們與公用事業公司的關係甚至早在正式成立公司之前就開始了，當時我們只是在討論想法，討論可以取代煤炭發電廠的儲能，並真正努力於理解這對公用事業公司來説意味着什麼，以便他們不會對此感到陌生，我們理解了價值，我們理解了他們參與能源轉型和儲能中的關鍵驅動因素。

Akshat Rathi 19:18

現在讓我們談談電池及其在電網上的應用。當你在電網上安裝其中一款產品時，會是什麼樣子？比如有人開車經過Form能源電池應用，對他們來説會是什麼樣子？

Mateo Jaramillo 18:53

它看起來像是在田野裏擺放着貨運集裝箱。實際上，它看起來就是這樣，不完全是一種有魅力的大型動力項目，如果你願意的話。但為了達到我們追求的成本目標，它不能看起來像什麼。

Akshat Rathi 19:48

現在大多數人知道特斯拉是一家電動汽車公司。你為什麼要從做那個轉向致力於幫助電網的公司呢？

Mateo Jaramillo 19:57

嗯，我從來不是一個汽車迷。我不是那種業餘時間在車輛引擎蓋下擰扳手的人。事實上，我認為我們應該儘量減少世界上的汽車數量。如果我現在可以大聲説出來的話。特斯拉是一個很棒的地方，我在那裏度過了非常愉快的時光，但汽車並不是我去那裏的原因，動力系統才是我去特斯拉的原因。那才是吸引我的東西。當時特斯拉是我能找到的唯一一家擁有成功將鋰離子投入電網所需的所有要素的公司。而我在那時已經在電網儲能業務中工作了大約五年。非常明顯，下一個浪潮將是鋰離子。那是在2009年。對我來説，那是昭然若揭的。但要成功，你不能只是買一塊鋰離子電池然後把它安裝到電網上。事實並非如此。你需要製造一個安全、可控、穩健的系統。而特斯拉因為汽車，當然已經設計出了一個。現在它恰好是在移動應用中。但對我來説並不困難。對於特斯拉的首席技術官、當時我的老闆、聯合創始人之一JB Straubel來説，也不困難看到同樣的事情。那基本上是我的夜間工作。在我在公司的頭五年中，前四年都是這樣。但在很多方面，這是我的激情所在。那就是我在那裏的原因。

Akshat Rathi 21:19

在特斯拉，你有一份相當不錯的工作，你離開了那份工作，來到Form可能有一份更好的工作，但事情並不那麼簡單，對吧？

Mateo Jaramillo 21:32

Akshat，你聽起來有點像我的父母，我離開了一份完全不錯的工作。我為什麼要這樣做呢？我很幸運能夠離開那份工作。對我來説，那已經夠長時間了，在特斯拉待了七年半。我已經準備好迎接新的挑戰了。在我在那裏的這段時間裏，公司發生了很大變化。當然，我也有所改變。我們從300人發展到了大約3萬人。那是一個非常不同的地方。我真的很喜歡在早期階段的工作。所以這也是我離開的主要原因。坦率地説，有些人在我將要做的工作上會比我做得更好。但在經歷過渡時期時，我選擇的地方是一個非常有活力的地方。那個地方現在叫做Activate，以前叫做Cyclotron Road。我的好朋友伊隆·古爾是創始人、執行主任。他基本上邀請我去Cyclotron Road那裏的勞倫斯伯克利國家實驗室待一段時間。我想在官方上我是那裏的企業家駐地，你知道，成為那個社區的一部分。那裏有很多偉大的創新思維正在發生。所以那是一個很容易融入的社區，給了我一個可以做那些事情的地方。我成為Form創始團隊的一部分的道路始於一個思想實驗，我原以為我會證明無法用電池取代煤電廠的想法是錯誤的。我以為我會證偽一個想法，而不是證明一個想法。但有點出乎我的意料，我想，這是一個令人高興的結果，事實並非如此。

Akshat Rathi 23:03

很少有人會僱傭一家初創公司的首席執行官，他想證明這家初創公司的想法行不通。

Mateo Jaramillo 23:13

嗯，我認為這是一個很好的方式，坦率地説。你最好先嚐試證明這是一個糟糕的想法，而不是後來才發現。我認為這也是為什麼創始團隊對我如此有吸引力的原因，我們都有相同的心態，沒有人願意致力於我們認為基本原因無法擴展的事情。我們確實儘可能地深入探討了這些想法。你知道，這就是做好科學的方法，坦率地説，對吧？你嘗試反駁假設。這就是科學方法。所以我們採取了同樣的方法。

Akshat Rathi 23:48

由於Mateo曾在三家規模完全不同的電池公司工作過。我想知道，他有沒有任何創業建議？

Mateo Jaramillo 23:56

我有任何創業建議嗎？成為一個偉大的創始團隊的一部分。一切都取決於人。真的是這樣。另一點是確保你正在解決一個重要的問題。我們在Form公司談論的一件事是，我們已經建立了一個優秀的問題解決團隊。但在解決問題之前，我們必須成為出色的問題發現者。我會説，在Form公司，我們找到了一個很好的問題要解決。這將帶來很多其他好處。我所説的部分意思是：如果你找到了正確的問題要解決，它會吸引到正確的人，解決多天存儲，提出那種可以替代燃煤電廠的電池是一個足夠大、足夠難、足夠引人注目的問題，這會吸引到最優秀的人才來解決。

Akshat Rathi 24:47

那是一次迷人的對話。感謝你帶我們參觀。非常感謝。

Mateo Jaramillo 24:50

謝謝。

Billy Woodford 24:52

感謝你今天過來，很高興見到你。

Akshat Rathi 25:00

如果你想了解更多關於Form Energy的信息，尤其是那些暖手器的故事，你可以查看我寫的特寫故事的鏈接。非常感謝你收聽zero。如果你喜歡這一集，請花點時間在Apple Podcasts或Spotify上給我們評分和評論。與朋友或手很冷的人分享。如果你有評論或問題，請發送電子郵件至[email protected]。你也可以在Twitter上@我，我的用户名是@akshatrathi。

Zero的製片人是Oscar Boyd，高級製片人是Christine Driscoll。我們的主題音樂由Wonderly創作。特別感謝Kira Bindrim。我是Akshat Rathi。下週見。

Christine 25:47

好的，這就是你正在測試的兩個電池。為什麼上面有粉色的嬰兒鞋？

Mateo Jaramillo 25:54

我們喜歡給事物起有趣的名字。所以這是米歇爾小電池。

Christine 25:58

哦，它還有一個大眼睛。

Mateo

這是Celly McCellface。