2019年電池技術(shù)有哪些新突破

有關(guān)電池技術(shù)的新突破，一直牽動(dòng)著無(wú)數(shù)人的心。盡管許多研究都被吐槽“理論大過(guò)實(shí)際”，但多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)還是給我們帶來(lái)了2019年度的一些重大驚喜。

比如賓夕法尼亞州立大學(xué)的新型快充電池，就宣稱能夠在充電時(shí)加熱至60℃（140℉），然后迅速降低至環(huán)境溫度，從而在10分鐘內(nèi)完成充電。

（圖自：YangWang/PennState，viaNewAtlas）

理想情況下，鋰離子電池應(yīng)該充電時(shí)保持在一定的溫度范圍內(nèi)，否則存在著性能退化、壽命大減的風(fēng)險(xiǎn)。

若能夠在受控條件下安全充電，則能夠在較高的溫度下，享受到更多的益處——比如縮短充電所需的時(shí)間。

今年10月，賓夕法尼亞州立大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)，就展示了這樣一種新型吸熱電池。此前，業(yè)界普遍不敢逾越60℃（140℉）的高溫充電禁區(qū)。

不過(guò)這種只需加熱10分鐘至特定溫度的新方案（隨后迅速冷卻至環(huán)境溫度），能夠?qū)⒂泻τ绊懡档阶畹汀?/p>

為此，該團(tuán)隊(duì)將鎳箔，附著在電池負(fù)極端子上，使其在電子流過(guò)時(shí)迅速變暖，然后再次快速冷卻。

通過(guò)這種方法，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了在1700個(gè)循環(huán)條件下的安全充電。這樣的效率，可在短短10分鐘內(nèi)，為電動(dòng)汽車增加200~300英里（320~480公里）的續(xù)航。

（圖自：MIT）

其次是MIT研究團(tuán)隊(duì)帶來(lái)的新型電池，其能夠在底部泵入并捕捉二氧化碳，然后在頂部吐出新鮮空氣。在設(shè)備填滿后，可將其沖洗并用于工業(yè)純二氧化碳的儲(chǔ)存。

其在電極上涂覆了一種被稱作聚蒽醌的化合物，使之恰好能夠吸收附近的二氧化碳分子。該過(guò)程可在充電時(shí)自然發(fā)生，直到電極上儲(chǔ)滿了二氧化碳。

此時(shí)可將收集來(lái)的二氧化碳用于工業(yè)產(chǎn)品，且實(shí)測(cè)表明，即便經(jīng)歷了7000次循環(huán)周期，其效率也僅下降30%。不過(guò)研究團(tuán)隊(duì)的新目標(biāo)，是將其增加到2~5萬(wàn)次周期。

第三種是伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校（UIC）帶來(lái)的支持完全充電的鋰-二氧化碳電池。其密度為鋰離子電池的7倍以上，但難點(diǎn)在于可反復(fù)充放電版本的制造過(guò)于艱難。

為克服充電過(guò)程中附著在催化劑上的積碳，該電池利用內(nèi)置在陰極中的二硫化鉬‘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)。

如此一來(lái)，其不僅防止了碳在催化劑上的堆積，還使電池可持續(xù)500次循環(huán)充電。

（圖自：CCTEnergyStorage）

第四項(xiàng)是澳大利亞初創(chuàng)企業(yè)Climate Change Technologies（CCT）帶來(lái)的綠色儲(chǔ)能設(shè)備RealVector，這是一種比標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電網(wǎng)存儲(chǔ)更有效的解決方案。

CCT的熱能設(shè)備（TED），也是全球首批投入使用的可工作熱電池之一。

其支持模塊化搭建，可接收風(fēng)能、太陽(yáng)能等儲(chǔ)能來(lái)源，將之用于熔化絕緣室內(nèi)的硅。

熱機(jī)可按需提取能源，單個(gè)TED裝置可容納1.2MWh能量，且支持靈活搭建各種不同的組合。

CCT的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在于熔融硅不會(huì)像鋰那樣被降解。實(shí)測(cè)表明，即便經(jīng)歷了3000次循環(huán)，其仍未出現(xiàn)退化跡象。

預(yù)計(jì)裝置可使用20年、甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。此外，據(jù)稱每套TED的儲(chǔ)能為鋰離子電池的六倍，且造價(jià)僅為后者的60~80%。

第五項(xiàng)突破是有助于改善鋰離子電池能量密度和安全性的新技術(shù)，上個(gè)月的時(shí)候，澳大利亞迪肯大學(xué)前沿材料研究所提出了一套新方案，并演示了一種新型電池。

該電池使用了聚合物固體電解質(zhì)，算是業(yè)內(nèi)明確使用無(wú)液體高效鋰離子運(yùn)輸方案的首個(gè)實(shí)例。

通過(guò)避開(kāi)易燃、易揮發(fā)的液體電解質(zhì)，這種固態(tài)電池不僅更加安全，還有望搭配鋰金屬陽(yáng)極來(lái)使用，讓鋰電池密度輕松翻番。

若投入實(shí)際運(yùn)用，固態(tài)電池可讓電動(dòng)汽車（甚至電動(dòng)飛機(jī)）擁有更大的續(xù)航里程。

（圖自：HornsdalePowerReserve）?

最后，早在2017年，特斯拉就拿下了為南澳大利亞建造129MWh鋰離子儲(chǔ)能電站的合同，最大輸出功率為100MW。

然而根據(jù)一項(xiàng)新的協(xié)議，其將進(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)施的字面數(shù)據(jù)增加約50%。