當(dāng)前,鋰-空氣電池必須克服堵塞、內(nèi)部腐蝕和穩(wěn)定性問題。即便空氣電池能夠順利地演變?yōu)橐环N可行產(chǎn)品,納拉延認(rèn)為,在今后,電池技術(shù)將不再是“通用型”?!袄?,對(duì)于電網(wǎng)存儲(chǔ)來(lái)說(shuō),它或許不是什么好技術(shù)。尤其是有尺寸要求的行業(yè),我們或許很快將看到多種多樣的電池類型?!?span style="white-space:normal;">(中國(guó)電池網(wǎng)微號(hào):mybattery)
當(dāng)前我們能做些什么:降低價(jià)格
凱特林大學(xué)(Kettering University)的凱文?白和周軒(音譯)在實(shí)驗(yàn)室中從事電池行業(yè)研究,但他們的談吐更像是買車人而不是實(shí)驗(yàn)室的書呆子。周軒表示,現(xiàn)今的混合動(dòng)力車存在多方面的優(yōu)缺點(diǎn)。
周軒說(shuō):“目前,混合動(dòng)力的售價(jià)是每千瓦時(shí)500-600美元,但合理的價(jià)格應(yīng)該是200美元。而且冷卻系統(tǒng)的價(jià)格跟電池的價(jià)格是差不多的。如果汽車需要6,000美元的電池,那么就需要6,000美元的冷卻系統(tǒng)?!贝送?,凱文?白指出,這類電池的體積蠶食了本應(yīng)屬于后備箱或乘坐的空間。兩位科學(xué)家也認(rèn)為,電動(dòng)汽車不應(yīng)給人們帶來(lái)沉重的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。
但是誰(shuí)也不知道,哪些現(xiàn)有材料才能構(gòu)造出最安全、發(fā)熱量最低和重量最輕的電池混合材料,而且其價(jià)格要比現(xiàn)有的產(chǎn)品便宜。
現(xiàn)今在助聽領(lǐng)域使用的鋅-空氣電池重新激起了人們的興趣,而且尤為重要的一點(diǎn)在于,鋅很容易獲取。鈉-空氣電池也是一樣,成本更低,而且組裝起來(lái)更容易,只是潛在功率趕不上鋰-空氣電池。人們還嘗試過用硅來(lái)取代石墨和固體碳,但是硅并不便宜?;蛘?,我們可以只專注于改善實(shí)驗(yàn)室和摩托車使用的鋰-鐵電池的成本和性能。
凱文?白表示,建造更大規(guī)模的電池廠、開發(fā)更好的電池管理工具以及更加智能的充電電網(wǎng)在很多方面要比等待一兩項(xiàng)新化合物獲得成功更為實(shí)在。
凱文?白說(shuō):“我們實(shí)際上離使用全新電池的交通工具還很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。只有在新材料經(jīng)過10年的測(cè)試之后,汽車行業(yè)才能放心使用新材料。”他表示,人們至少要等到2020年才能看見使用鋅-空氣電池的四輪車輛,然后,人們需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能看到這一電池技術(shù)的成熟。
未來(lái)我們能做什么:納米工程材料
德克薩斯農(nóng)工大學(xué)(A&M University)教授、美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(American Society of Mechanical Engineers)能源和可持續(xù)性納米工程小組成員帕沙?穆克荷吉表示,現(xiàn)在還沒到放棄鋰離子電池的時(shí)候。我們可能仍會(huì)用它,但它將與我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中獲得新能力的材料混合使用。
納米工程師可能會(huì)對(duì)電池材料的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究,以加速電池單元電壓的產(chǎn)生速度,并提升其轉(zhuǎn)換效率。電解質(zhì)攜帶鋰離子的方式可能會(huì)發(fā)生改變,以杜絕“交通擁堵現(xiàn)象”,并縮短充電時(shí)間。人們可能會(huì)設(shè)計(jì)出更薄、更強(qiáng)大但伸縮依然自如的電池膜,這樣,即便電池受熱膨脹,也不會(huì)爆漿?;蛘咭恍囊灰忾_發(fā)能夠比碳、空氣或任何已知材料吸附更多鋰離子的材料。
穆克荷吉說(shuō):“我們需要詢問的最根本的問題在于,‘是否可以從頭再來(lái)?’。這就是必須解決的中尺度模型。我們是否能增加材料的寬容度,以滿足我們對(duì)于電池的訴求?”
與此同時(shí):著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)
一年前,伊利諾伊理工大學(xué)的塞格雷從美國(guó)能源部獲得了340萬(wàn)美元的獎(jiǎng)金,用于開發(fā)汽車用“流體電池”。流體電池將其活性化合物儲(chǔ)存在外部?jī)?chǔ)罐中,然后流經(jīng)電池結(jié)構(gòu)內(nèi)部。塞格雷的工作專注于開發(fā)具有足夠活性和能量的液體介質(zhì),以抵消液體的重量劣勢(shì)。
流體電池或許可以應(yīng)用于汽車和電網(wǎng),但卻無(wú)法適用于手機(jī)或筆記本。與其他的研究人員一樣,塞格雷深知,這將是一個(gè)漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)過程,除非研究人員能夠在偶然間發(fā)現(xiàn)幾種能用于電池的不同材料組合。與此同時(shí),“對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō),這是一件尤為痛苦的事情,因?yàn)閹啄赀^后,電量沒了,容量也下降了,然而電池供電的電子產(chǎn)品卻在不斷前進(jìn)?!?