据福布斯杂志报道, 上周, 我 (本文作者, 美国著名博主罗伯特·拉派尔(Robert Rapier)) 偶然看到一部有趣的纪录片, 名为《寻找超级电池》. 我对这个话题非常感兴趣, 因为开发更好, 更便宜的电池对未来的电动汽车和电网来说都至关重要. 电池的改进可以提高电动汽车的续航能力, 而更便宜的电池可以帮助降低电动汽车的成本, 从而使更多的消费者买得起这种新能源交通工具.
对于电网而言, 由于可再生能源的间歇性 (有时不可用) , 其普及可能存在很大挑战. 因为风随时可能停止, 太阳辐射只能在白天被捕捉到, 所以这些能量需要被储存起来.
有效地储存电力可以帮助可再生能源在电网中发挥更大作用. 因此, 近年来许多专业人士都在从事新型电池的研发. 据《PV Magazine》称, 这一努力正在取得成效, 电池价格在2012年到2017年之间下降了70%. 但是, 要使电池的使用规模达到电网级水平, 还需要继续降低成本. 锂离子电池已经成为许多消费电子产品(如笔记本电脑)和特斯拉(Tesla)电动汽车的首选电池, 但是这些类型的电池有两大缺陷需要解决.
首先, 虽然锂金属电极的使用能帮助锂离子电池产生更高的能量密度, 但它也可以产生类似手指的结构 (被称为树突 (dendrites) ) , 最终会导致电池短路. 解决这一问题的方法是用碳电极取代锂金属电极, 后者的晶格结构可以容纳锂离子. 这样, 新式锂离子电池就诞生了, 尽管它的储能能力比使用固体锂金属电极的电池要低.
其次, 锂离子电池还存在另一个缺点, 它经常成为许多新闻报道的主题. 如果这些电池损坏, 它们很可能爆炸或起火. 这在笔记本电脑, 手机和电动汽车上都曾发生过. 如果损坏, 所有储存在电池内的能量可以在短时间内释放, 结果可能引发激烈的大火. 新式电池可以改变世界, 它既解决了能量密度问题, 又解决了电池损坏时容易引发火灾的危险.
这部新纪录片介绍了塔夫斯大学的迈克·齐默尔曼 (Mike Zimmerman) 教授的发明. 齐默尔曼教授研制出一种电池, 用阻燃塑料代替电池中的液体电解质. 即使被切割, 刺穿或压碎, 这种电池也不会着火. 事实上, 尽管损坏严重, 它仍然可以继续产生电力. 锂电极产生的锂离子可以快速通过塑料, 其速度与液态电解质差不多. 这种塑料还能防止电极形成可能导致电池短路的树突. 锂金属可以用于负极, 这可能会使电池的能量密度增加一倍.
齐默尔曼教授的工作主要是秘密进行的, 在《寻找超级电池》的纪录片中露面, 是他首次就自己的秘密研究接受电视采访. 他已经成立了公司Ionic Materials, 并于最近筹集了6500万美元, 帮助将这种固态电池商业化. 这次采访没有提及电池的任何缺点, 也没有提到将其商业化的潜在挑战. 但是, 如果这种电池能像广告中所宣传的那样发挥作用, 那么它就能大大促进绿色能源的生产和发展, 同时有助于电动汽车的普及.
