未来电池技术的探秘

电池可能是迄今为止最没吸引力的一项技术。这一点在麻省理工学院材料科学系里尤其明显，里面有个专用于打造和测试下一个变革性储能设备的实验室，会很容易被人误认为只是个贮藏室。

在那个狭窄的实验室里，头发银灰的电化学家唐纳德·萨多维(DonaldSadoway)在翻找塑料元件，看起来像是小孩子寻找特定的乐高积木。他将两个物体放在桌子上，它们的大小和形状与罐头相仿，看起来就像是书镇。

难怪电池很难提起人们的兴致。但这些书镇——是电池啦——却有可能会是彻底改变我们的能源系统的那项技术。

电池不只是让人觉得没劲。老实说，它们还很差劲。说好听点，助力我们日常生活的电池都是隐形英雄——它们被整合到智能手机、电脑、汽车等重要物品。说不好听点，它们价格高昂，笨重，易燃，难以正当处理，在寒冷环境中容易失灵，也容易渗出腐蚀性流体。正当从它们获得能量的设备变得越来越轻薄，越来越智能，电池却还是在苦苦等待下一次升级换代。众所周知，计算机处理器的性能每两年就能翻一倍;而电池可能每两年只能提升那么几个百分点。

萨多维研制的电池的早期原型

然而，未来将会是电池供能的时代。这势在必行。从电动汽车到工业级太阳能电厂，电池都将是更清洁的、更高效的能源系统的关键所在——我们越快实现这一点，我们就越快能够不再加剧气候变化。

不过，我们现在的电池——大多是锂离子电池——还不够好。该领域取得了一些进展：储能成本过去5年已经下降了一半，越来越多的大公司在大力投资该项技术，比如特斯拉建造Gigafactory超级电池工厂。但从大范围经济转型的角度来看，锂离子电池还是太过昂贵。它们在我们的日常设备中相当强大，但一旦扩大它们的使用规模，它们就容易出现过热，甚至爆炸事故。

也许，锂离子电池最大的问题在于它们会慢慢出现磨损。想想看，你的手机电池经过好几年不断从消耗到1%再充电回100%，会变成什么样。这种深度放电和充电的过程会对电池造成损害，会日渐损害电池的性能。

因此，我们早就该迎来全新的电池，全球各地的研究人员正在争相帮助我们实现这一点，各种技术都在力争脱颖而出。当中有的构想非常新奇——还不算有吸引力，但绝对是令人惊奇。比如，液态电池，运行温度堪比汽车引擎的熔态金属电池，以盐水作为原料的电池。

这是全新的竞争格局的一部分。

电池为何重要

好的电池需要符合几点要求，但有两点是必不可少的：可靠性和便宜。

美国能源部负责鉴定和资助前沿研发项目的先进能源研究计划署(ARPA-E)技术副署长埃里克·罗尔芬(EricRohlfing)指出，“电池最大的问题还是成本”。为了确保美国的整个电力供应都基于可再生能源，美国人平均每个月只愿意多花大约13美元。因此，电池不能大幅增加人们的电费支出。

对于公用事业部门来说，那意味着所提供的输电网级储能系统每千瓦时的成本不能超过100美元。美国总统创立以来，ARPA-E已经共计投入了8500万美元来开发能够达到那一目标的新型电池。

罗尔芬说，“人们说我疯了。”根据刊登的一项电动汽车电池研究，对于一个自诞生以来还没有接近过700美元每千瓦时成本的行业来说，那个目标数字简直低得荒谬。罗尔芬说，现在，尽管还无法实现，但每千瓦时100美元是整个行业的标准目标。要是能够做到低于这一数字，那你就不仅仅有很强的竞争力——你还能够赢得一切。

也就是说，能赢得市场的好电池是这样的：更加清洁的、更加可靠的能源系统，不依赖于化石燃料，启动更强劲。

每一次你波动照明开关，你就接入了一个庞大的隐形网络：输电网络。在某处，在为你家输送电力的高压输电线路的另一端，发电厂(可能是燃烧煤，有或者是使用日益普及的天然气)产生电力来替代你和其他人的人刚刚用完的电力。

我们的电网电量任何时候都需要小心维护——不管是电量太多还是电量太少，都会引发问题。电网操作员需要进行细心谨慎的观察和预测，以便决定发电厂每小时乃至每分钟应当产生多少电量。但有时候他们会出错，这就需要发电厂及时作出调整来弥补电量差额。