電池?zé)o疑是2019年的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞。從汽車制造商到消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商，再到所有關(guān)心環(huán)境的電池技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)的方方面面都將從中受益。本文盤(pán)點(diǎn)了2019年電池領(lǐng)域最重要的幾個(gè)技術(shù)突破。

1. 高溫條件下可充電

理想情況下，為我們的移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車供電的鋰離子電池在充電時(shí)應(yīng)保持在一定的溫度范圍內(nèi)，否則會(huì)存在退化的風(fēng)險(xiǎn)，并且使用壽命會(huì)短得多。但是，如果我們能夠安全地進(jìn)行充電，則可以在較高溫度下也可以充電，也就意味著更高的效率，因此可能會(huì)大大縮短充電時(shí)間。

10月，賓夕法尼亞州立大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)演示了一種新型電池來(lái)吸收熱量。科學(xué)家通常認(rèn)為在60°C(140°F)左右為電池充電是禁止的，但是研究人員的設(shè)備僅在10分鐘內(nèi)就可以達(dá)到這些溫度，然后迅速冷卻，將有害影響降至最低。

突破的重點(diǎn)是薄的鎳箔，科學(xué)家將其附著在電池的負(fù)極端子上，以使其在電子流過(guò)時(shí)迅速變暖，然后再次迅速冷卻。通過(guò)這種方法，團(tuán)隊(duì)可以在這樣的溫度下達(dá)到1700多次循環(huán)安全地為電池充電。科學(xué)家說(shuō)，這樣做的效率如此之高，相當(dāng)于在短短10分鐘內(nèi)為200至300英里(320至480公里)范圍內(nèi)的電動(dòng)汽車充電。

2. 充電同時(shí)可捕捉二氧化碳

10月份，麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究人員團(tuán)隊(duì)演示了一種新型電池，該電池具有從周圍空氣中捕捉二氧化碳的能力。該設(shè)備被稱為“電擺”電池，它使用一堆電極涂覆了稱為聚蒽醌的化合物，從而使它們能夠吸收恰好在附近的CO2分子。

當(dāng)電池充電時(shí)，該過(guò)程自然發(fā)生，直到電極充滿CO2。此時(shí)，可以將其釋放以吸收CO2分子，以供收集和用作工業(yè)產(chǎn)品。該小組表示，實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試表明，其電動(dòng)擺動(dòng)式電池可以持續(xù)7,000個(gè)充電周期，效率僅下降30%。現(xiàn)在，研究人員把目光投向了20,000至50,000個(gè)周期。

3. 鋰-二氧化碳電池可完全充電

鋰-二氧化碳電池的能量密度是鋰離子電池的7倍以上，但是到目前為止，開(kāi)發(fā)出可以反復(fù)充電的版本非常困難。這是因?yàn)樵诔潆娺^(guò)程中，電池催化劑上會(huì)積碳過(guò)多。

9月，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校(UIC)的科學(xué)家報(bào)告了解決積碳問(wèn)題的方法，證明了他們所稱的第一個(gè)能夠完全充電的鋰-二氧化碳電池。

該電池利用內(nèi)置在陰極中的二硫化鉬的“納米片”以及由離子液體和二甲基亞砜組成的混合電解質(zhì)，這種材料組合防止了碳在催化劑上的堆積，并使電池能夠在500個(gè)連續(xù)循環(huán)中進(jìn)行充電。

4. 具有熔融硅核心的電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)

風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源可以產(chǎn)生大量電力，但它會(huì)存儲(chǔ)該電力，以備不時(shí)之需，這是天氣的不確定性所要求的。早在4月，澳大利亞初創(chuàng)公司Climate Change Technologies(CCT)推出了一種它認(rèn)為比標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子供電電網(wǎng)存儲(chǔ)方案更有效的解決方案。

其熱能設(shè)備(TED)被稱為世界上第一個(gè)可工作的熱電池。它是一種模塊化電池，可以從任何來(lái)源饋電，并用它來(lái)熔化絕緣室內(nèi)的硅。然后，熱機(jī)可以根據(jù)需要提取此能量以供使用，每個(gè)TED盒都可以存儲(chǔ)1.2 MWh，而各個(gè)單元都可以連接起來(lái)，以制造尺寸可能不受限制的電池。

根據(jù)CCT，該系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)是熔融硅不會(huì)像鋰那樣降解。在測(cè)試中，該公司表示其電池在3,000個(gè)測(cè)試循環(huán)中均未顯示出退化跡象，并且預(yù)計(jì)它們可以使用20年或更長(zhǎng)時(shí)間。除了使用壽命長(zhǎng)之外，據(jù)稱TED電池每單位容量可存儲(chǔ)的能量是鋰離子電池的六倍，價(jià)格約為其價(jià)格的60%至80%。

5. 能量密度加倍

鋰離子電池可以攜帶足夠的能量來(lái)維持您的手機(jī)一天的工作時(shí)間，或者通過(guò)電源為筆記本電腦供電，但用于運(yùn)輸時(shí)會(huì)受到限制。這是因?yàn)榕c傳統(tǒng)燃料相比，汽車和飛機(jī)上內(nèi)置電池的能量密度顯得太過(guò)蒼白，這意味著如果不加大其重量就不能增加續(xù)航里程。

10月，通過(guò)澳大利亞迪肯大學(xué)前沿材料研究所提出了一個(gè)有希望的路徑，科學(xué)家演示了一種新型電池，該電池具有由市售聚合物制成的固體電解質(zhì)。這被認(rèn)為是“科學(xué)界中無(wú)液體和高效地運(yùn)輸鋰離子的首個(gè)實(shí)例”。

通過(guò)避開(kāi)容易著火的揮發(fā)性液體電解質(zhì)，電池應(yīng)該更安全，但其潛力并沒(méi)有止于此。研究人員說(shuō)，這種類型的設(shè)計(jì)最終還將允許使用鋰金屬陽(yáng)極，這可以使鋰電池的密度增加一倍。這可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車具有更大的續(xù)航航程，而電動(dòng)飛機(jī)則會(huì)行駛有意義的距離。

6. 全球最大儲(chǔ)能項(xiàng)目擴(kuò)建

2017年，特斯拉贏得了建造世界上最大的鋰離子電池的合同，為南澳大利亞州提供了129 MWh的額外存儲(chǔ)容量，最大輸出功率為100 MW。

現(xiàn)在，根據(jù)一項(xiàng)新的協(xié)議，南澳要求將其進(jìn)一步增加64.5MWh的容量、以及50MWh的輸出。這項(xiàng)定于2020年中進(jìn)行的項(xiàng)目，將使得全球最大電池設(shè)施的規(guī)模增加約50%。