“生锈”了还能猛猛发电？什么新电池这么不吃压力
家里的铁锅生锈、铁门掉漆锈蚀……在所有人的生活常识里，“生锈”都是铁制品的“绝症”——不仅损耗材料、缩短寿命，还只会带来麻烦。
但在储能领域，一种新型电池偏偏反其道而行之：靠铁的“生锈”与“除锈”循环来储存和释放电能，一充一放之间，就能实现上百小时的持续供电。它就是铁空气电池，一种正在改写长时储能格局的突破性技术。
会呼吸的电池：
生锈也能发电
这种电池的工作原理，用“会呼吸的电池”来形容再贴切不过。放电时，电池从空气中“吸入”氧气，内部的铁颗粒与氧气、水系电解液发生氧化反应，生成氧化铁——也就是我们常说的铁锈，这个过程会释放电子，形成持续的电流输出，相当于“生锈就能发电”。
充电时，过程完全反转：通入的电流将氧化铁重新还原为金属铁，同时把氧气“呼出”到空气中，完成一次完整的储能循环[1]。整个反应没有稀有金属参与，核心原料就是铁、水和空气，简单得超乎想象。
铁空气电池基本结构与工作原理示意图
图片来源：刘成玉 绘
长时、便宜、安全：
三个硬核优势
和我们熟悉的锂离子电池相比，铁空气电池的优势集中在“长时、低成本、高安全”三个核心维度。传统磷酸铁锂电池的持续放电时长通常在4到6小时，适合应对短时间的电力波动；而铁空气电池可以实现连续100小时以上的稳定放电[1]，相当于能撑过整整四天的电力缺口，这在长时储能场景里是质的突破。
成本上，铁是地球上储量最丰富、开采成本最低的金属之一，铁资源储量丰富、原材料价格远低于锂，加上取之不尽的空气和廉价的水系电解液，长期目标成本有望降至约20美元/千瓦时[4]，显著低于锂电池。
安全层面更是天生优势：锂电池使用易燃的有机电解液，热失控风险始终存在；而铁空气电池以水溶液为电解质，本质上就是“盐水体系”，几乎不存在起火爆炸的可能，哪怕在极端高温、低温环境下也能稳定运行。
卡在哪儿：
电极与电解液的两道坎
不过，这项技术并非完美无缺，走向大规模商业化仍有两个核心瓶颈需要突破。首先是电极材料的创新：空气电极需要同时完成“吸氧”和“释氧”两个相反的反应，对催化剂的活性和耐久性要求极高，传统材料要么反应效率低、要么循环寿命短，如何用低成本材料实现高性能双功能催化，是行业的核心攻关方向。
其次是电解液与铁电极的优化：铁电极在反复充放电中容易形成致密钝化层，导致电池内阻升高、容量衰减，充电时还可能发生析氢副反应浪费电能；同时电解液的离子导电性、化学稳定性也需要进一步提升，才能延长电池的整体循环寿命。
此外，铁空气电池能量密度偏低、往返效率（约40%-45%）[1]弱于锂电池的特点，也决定了它更适合固定式储能场景，而非电动汽车等对体积重量敏感的移动场景。
集装箱式铁空气电池储能系统（单柜）
图片来源：AI生成
从实验室到电网：
商业化按下加速键
尽管技术仍在迭代，铁空气电池的商业化落地已经按下加速键。海外方面，美国FormEnergy公司的铁空气电池已进入大规模示范阶段，将为谷歌数据中心部署总容量300MW/30GWh的储能系统[3]，作为长时备电支撑；荷兰初创企业OreEnergy[5]的4.2兆瓦时铁空气电池系统，已成功接入荷兰代尔夫特理工大学电网，成为全球首个并网运行的铁空气电池项目[2]。
在应用场景上，它最擅长的就是极端天气下的电网保障——当遭遇连续寒潮、暴雨导致风电光伏停摆时，铁空气电池可以顶上数天的电力缺口；在数据中心、工业园区等对供电可靠性要求极高的场景，它可以和锂电池形成互补：锂电池负责秒级响应的尖峰负荷，铁空气电池负责长时续航，共同构建更稳固的电力防线。
从能源转型的视角看，铁空气电池的价值远不止一款新电池。要构建以风电、光伏为主体的新型电力系统，长时储能是必须补齐的关键短板——只有把晴天、大风天的多余电能存起来，在无光无风的日子里平稳释放，才能摆脱对化石能源调峰的深度依赖。
铁空气电池以极低的成本、可靠的安全性，为100小时级别的长时储能提供了可行的落地方案，是推动电力系统脱碳、实现碳中和目标的重要技术支撑。当“生锈”从一种腐蚀损耗，变成一种高效的储能方式，我们看到的不仅是技术的创新，更是人类利用自然规律解决能源问题的智慧。
参考文献
[1]Form Energy. Iron-Air Battery Technology Overview[EB/OL]. https://formenergy.com/technology/.
[2]刘霞.铁空气电池首次接入电网[N/OL].科技日报,2025-08-04. http://www.spic.com.cn/zhxx/202508/t20250807_326214.html.
[3]Energy-Storage.news. Xcel Energy to install 30GWh of Form Energy’s iron-air batteries at Google data centre in Pine Island, Minnesota[EB/OL]. (2026-03-11). https://www.energy-storage.news/.
[4]Bawa S. Bridging the Storage Gap in Renewable Power Systems: A Systematic Meta-Analysis[J]. Energy Science & Engineering, 2026. DOI: 10.1002/est2.70522.
[5]Ore Energy. Ore Energy Connects Its First Grid-Connected Iron-Air Battery[EB/OL]. https://www.oreenergy.com/.
作者：刘成玉 中国科学院电工研究所，博士
审核：刘颖 李培元 张超 杨柳
审核专家：廖承林 中国科学院电工研究所 研究员
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