關(guān)于鋰電池電極、電解質(zhì)的各種創(chuàng)新

　　目前Battaglia博士領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組正在研究一種名為“過(guò)渡金屬”(transition metals)的材料。這是一種由金屬錳、鎳、鈷和石墨組成的混合物，可用來(lái)充當(dāng)鋰電池的電極。Battaglia表示只要找到上述四種金屬的最佳配比，就能夠有效提高原有鋰電池的能量密度。相比開(kāi)發(fā)一款全新電池產(chǎn)品所耗費(fèi)的精力和財(cái)力，這種「借力」的方式實(shí)在是有夠機(jī)智!

　　其他機(jī)構(gòu)的研究人員則探索了多種提高電池能量密度的方式。來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)的崔毅和他的同事們正在開(kāi)發(fā)一種薄膜，它的厚度只有原子大小，可用來(lái)包裹電池陽(yáng)極。據(jù)悉，經(jīng)過(guò)薄膜包裹處理后的陽(yáng)極能夠承載鋰離子的數(shù)量大幅增加，同時(shí)搭配用硫制成的陰極(硫，和金屬鋰類似，有著很高的能量密度)，其存儲(chǔ)的電能總量約為同質(zhì)量鋰電池的5倍。

　　無(wú)獨(dú)有偶，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的梁誠(chéng)度(音譯)及其研究團(tuán)隊(duì)有著類似的實(shí)驗(yàn)成果。他們正在開(kāi)發(fā)的一款鋰硫電池并沒(méi)有采用傳統(tǒng)液態(tài)或膠狀的電解質(zhì)，而是“劍走偏鋒”的使用了固態(tài)電解質(zhì)，這使得電池本身會(huì)變得更加穩(wěn)定，即使能量密度大幅提升也不用擔(dān)心出現(xiàn)過(guò)熱起火的事故。不過(guò)遺憾的是，即便這些電池目前已經(jīng)具備了商業(yè)化的條件，但在正式推向市場(chǎng)之前，還有著很長(zhǎng)的一段路要走。

　　美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的鋰硫電池

　　其實(shí)，一些體積非常小的固態(tài)電池在小型裝置和傳感器上并不陌生，它們經(jīng)常被用作微型芯片的備用電源。不過(guò)這種固態(tài)電池的生產(chǎn)方式和傳統(tǒng)鋰電池大為不同，和半導(dǎo)體的制作工藝頗為相似，即將電池材料通過(guò)「印刷」的方式置于底層基板上。

　　盡管這種固態(tài)電池的能量密度極高，但如若生產(chǎn)用于手機(jī)和電動(dòng)汽車使用的大型產(chǎn)品，成本造價(jià)則太過(guò)昂貴。為此，已經(jīng)有很多公司在積極嘗試改變這一現(xiàn)狀。Sakti3作為密歇根州本土的一家電池供應(yīng)商，目標(biāo)是將“鋰-*電池”每千瓦時(shí)的儲(chǔ)能費(fèi)用降至100美元左右，而英國(guó)知名吸塵器制造商戴森近日則為這家公司注資1500萬(wàn)美金，用于支撐該研究項(xiàng)目的進(jìn)行。此外，德國(guó)大眾集團(tuán)數(shù)月前曾購(gòu)入一家位于硅谷、致力于固態(tài)電池研究的初創(chuàng)公司——QuantumScape的5%股權(quán)。

　　從理論上來(lái)看，鋰空氣電池的能量密度最高，而空氣的使用則會(huì)大幅降低該電池的重量。盡管研究人員數(shù)年一直在嘗試制作類似的鋰電池，但目前還只是停留在試驗(yàn)階段，尚無(wú)任何可投入商用的重大成果推出。

　　工業(yè)、家居儲(chǔ)能電池的發(fā)展

　　當(dāng)然，在某些特定情況下，電池重量并不是什么問(wèn)題，而此時(shí)金屬「鋰」也面臨著大波的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。目前，很多公司都在研發(fā)可存儲(chǔ)電網(wǎng)過(guò)剩電能的巨型電池，這對(duì)仍處于階段性發(fā)展的可再生能源市場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的沖擊。隨著工業(yè)現(xiàn)代化時(shí)代的到來(lái)，很多電力公司在用電高峰期表現(xiàn)出了「力不從心、疲于應(yīng)對(duì)」的狀態(tài)，如果某些用電需求不高的地區(qū)能夠?qū)⑷哂嚯娏侩S時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，那么整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷也將得到有效平衡，可謂物美價(jià)廉的解決方案。

　　但目前僅有不到0.01%的過(guò)剩電能被存儲(chǔ)了起來(lái)，而任何一家商業(yè)電力公司都有在發(fā)電之初或輸送過(guò)程中儲(chǔ)存電能的能力。EOS能源存儲(chǔ)公司副總裁Philippe Bouchard表示紐約和加州的電力公司已經(jīng)在使用其公司推出的類似大型集裝箱的鋅離子電池用于冗余電量的儲(chǔ)存，該電池造價(jià)僅160美元/千瓦時(shí)，對(duì)電網(wǎng)級(jí)別的儲(chǔ)能產(chǎn)品而言，有著無(wú)可比擬的成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。