2019年電池研究突破不完全匯總

　　有關(guān)電池技術(shù)的新突破，一直牽動著無數(shù)人的心。盡管許多研究都被吐槽“理論大過實際”，但多個科研團隊還是給我們帶來了2019年度的一些重大驚喜。比如賓夕法尼亞州立大學的新型快充電池，就宣稱能夠在充電時加熱至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：Yang Wang/Penn State，via New Atlas）

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

　　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間。

　　今年10月，賓夕法尼亞州立大學的一支研究團隊，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，該團隊將鎳箔，附著在電池負極端子上，使其在電子流過時迅速變暖，然后再次快速冷卻。

　　通過這種方法，團隊實現(xiàn)了在1700個循環(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研究團隊帶來的新型電池，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。在設備填滿后，可將其沖洗并用于工業(yè)純二氧化碳的儲存。

　　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。該過程可在充電時自然發(fā)生，直到電極上儲滿了二氧化碳。

　　此時可將收集來的二氧化碳用于工業(yè)產(chǎn)品，且實測表明，即便經(jīng)歷了7000次循環(huán)周期，其效率也僅下降30%。不過研究團隊的新目標，是將其增加到2~5萬次周期。

　　第三種是伊利諾伊大學芝加哥分校（UIC）帶來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，但難點在于可反復充放電版本的制造過于艱難。

　　為克服充電過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，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：CCT Energy Storage）

　　第四項是澳大利亞初創(chuàng)企業(yè)Climate Change Technologies（CCT）帶來的綠色儲能設備Real Vector，這是一種比標準的鋰離子電網(wǎng)存儲更有效的解決方案。

　　CCT的熱能設備（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，可接收風能、太陽能等儲能來源，將之用于熔化絕緣室內(nèi)的硅。

　　熱機可按需提取能源，單個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，在于熔融硅不會像鋰那樣被降解。實測表明，即便經(jīng)歷了3000次循環(huán)，其仍未出現(xiàn)退化跡象。

　　預計裝置可使用20年、甚至更長的時間。此外，據(jù)稱每套TED的儲能為鋰離子電池的六倍，且造價僅為后者的60~80%。

　　第五項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)，上個月的時候，澳大利亞迪肯大學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)明確使用無液體高效鋰離子運輸方案的首個實例。

　　通過避開易燃、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極來使用，讓鋰電池密度輕松翻番。

　　若投入實際運用，固態(tài)電池可讓電動汽車（甚至電動飛機）擁有更大的續(xù)航里程。

（圖自：Hornsdale Power Reserve）

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

　　然而根據(jù)一項新的協(xié)議，其將進一步增加64.5MWh的容量、以及50MWh的輸出。

　　這項定于2020年中進行的項目，將使得全球最大電池設施的字面數(shù)據(jù)增加約50%。