钜大LARGE | 点击量：479次 | 2021年08月10日
电池外观或许不酷，但却是驱动将来科技的能量
人们可能觉得电池是整个科技范畴里最不起眼的产品，但它或许会驱动这个世界的将来。
智慧手机越做越薄，但是使用的电池技术仍旧没有升级，在追求极端设计的情况下，体积一成不变的电池塞进一个比其厚不了多少的机身，后果可想而知。同样的，笔记型电脑的解决器差不多每两年甚至一年就会升级，但电池容量仅比之前新增一点点。
在生活中最常用到的是锂离子电池，锂离子电池最大的问题就是易损坏。倘若你有一支诺基亚手机扔在一边好久不用，电量已经耗尽，猛然有一天怀旧感上心头，将它找出来洋溢电，你在等待它点亮萤幕的同时，这种深度放电和再充电会给锂离子电池带来很大的物理破坏，随着时间的推移这会损坏电池的效能，当然，日常的充电放电也会随着次数新增而加快锂离子电池的损坏。
然而，在将来的电源供应场景里，电池必不可少，电动汽车、工业规模的太阳能农场等都离不开电池。在过去5年里，储存能源的成本下降了一半，越来越多大公司开始大胆投资技术，最具代表性的就是特斯拉“gigagactory”电池厂。可在人们日常生活中最常用到的锂离子电池，价格仍旧较高且不稳定。也正因如此，越来越多的新型燃料动力锂电池一直在研发中。
想要一种便宜又不会爆炸的电池，但……
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
“今朝最大的问题依然是电池价格过高，”ARpA-E(AdvancedResearchprojectsAgency-Energy，美国政府机构，负责促使和资助先进能源技术的研究开发)副主任艾力克·罗尔芬(EricRohlfing)说。2012年《自然》杂志一项调查研究中指出，美国人均匀每月只愿支付约13美元以确保使用可再生能源供应电源，因此电池无法再涨价了。
而有关公用设施的用电，美国人对供电的均匀支付水平意味着，倘若供应电网级能量的储存，其成本无法超过每千瓦时100美元。自2009年欧巴马政府上台，ARpA-E就已投入8,500万美元用于研发能够实现这一目标的新电池。
然而，“每千瓦时100美元”这个目标在电力工业来看近乎荒谬。因为到今朝为止，连每千瓦时700美元的目标都还没达到。虽然上述目标到今朝都没有实现，但它已成为整个电力能源工业的目标。
▲太阳能和风能。(Source：pixabay)
此外，便宜的能源不一定可靠。可再生能源在继续电源供应的能力上或许没有化石能源可靠，倘若用电需求猛然新增，大规模启用太阳能发电是不实际的。太阳能电源供应的峰值在白天，而其电源供应能力随着云的移动不断变化，到了夜间就只剩余白天储存的量了。风力发电的可预测性就更低了。利用可再生能源发电，使电网变得不稳定，发生爆炸的可能性虽然不高，但可能会导致更加频繁的停电问题。
想造出便宜且可靠的电池，绝非易事。
有人在为新型电池努力
“我们一直没有更好的电动汽车，原由是我们没有适宜的电池。”MIT(麻省理工学院)的萨杜威(Sadoway)说。萨杜威对铝金属的冶炼有相关相关经验，他在沉思冶炼铝的过程是不是可成为一种新型电池的模型。铝的冶炼是一个非常廉价和能源密集的过程，透过该过程，纯净的金属得以从矿石中撷取出来。
▲萨杜威研制的电池原型。
但重点并不是对撷取金属，而是整个过程。在萨杜威看来，倘若能将整个撷取金属的单项过程在密闭环境中进行回圈，在这个过程中所出现的能量或许能储存并使用，他把这称做“熔融电池”。
但在上述过程中，“熔融电池”的温度会达到471°C，仅比汽车引擎的温度低一点，所以“熔融电池”用做电动汽车的引擎倒是比较适宜。
除了过热问题，另一个更实际的问题是──研发资金。即便在这个专案的研发初期，ARpA-E和法国石油巨头道达尔都有资助，但后续研究所要的新技术花费相当高昂。面对遍地都是迅速获得利润的网际网路初创公司，风险投资者们鲜有冲动投入资金到工业或工程专案中，因为利润太低。或许这也是电池技术发展缓慢的原由。
新型电池初现成果
此外，在ApRA-E资助的新型电池研究专案中，来自匹兹堡的Aquion公司所研发的电池，最具商业使用前途和竞争力。
(Source：AquionEnergy)
这个新型电池称做“盐水电池”(saltwaterbattery)，这种电池最接近之前所说的便宜、可靠特徴，Aquion公司的“盐水电池”所使用的盐、不锈钢和棉等材料都是丰富易得的资源，而这些材料中没有一种物质具有锂离子电池的风险。除了不易燃和不易腐蚀，“盐水电池”的紧要制造装备装置来自食品包装工业，组装电池就像把饼干放进包装盒里相同简单。
目前Aquion的电池已上市近3年，在家庭和公用场景中都有用到，其在全球共部署了35百万瓦时的电力储存。一些区域及建筑在使用“盐水电池”电源供应后，因为价格低廉且安全，并没有选择回到化石能源电源供应的方式，而是持续使用前者。
即便Aquion的新型电池已在少数地区使用，但对很多人来说，研发电池并不是一份好差事。前面已说过，利润低、投资者不感兴致;除此之外研发电池在很多人看来一点都不“cool”。来自Aquion的研究人员麦特·马龙(MattMaroon)从2002年就进入这个范畴，而他在很长一段时间内都是整个团队中最年轻的人，因为没有更多人愿意做电池研发。
不过15年后的今天，情况有所转变，研发电池的人渐渐多了起来，麦特也终于不再是最年轻的那个。人们意识到利用电能是发展的趋势，它能帮助改善环境、提高资源的利用效率，而新型电池可以使用到更广泛的范围，家庭用电、公用设施用电、汽车用电等。
新型电池的使用还有很长一段路要走，就像当初发明了锂离子电池。人们在1970年代就开始研究锂离子电池，而到1992年才由Sony释出了首个商用锂离子电池，在漫长的完善和发展中慢慢进入我们的生活，进入我们的手机、电脑中。
