2019年电池技术研究突破不完全汇总

有关电池技术的新突破，一直牵动着无数人的心。尽管许多研究都被吐槽“理论大过实际”，但多个科研团队还是给我们带来了 2019 年度的一些重大惊喜。比如宾夕法尼亚州立大学的新型快充电池，就宣称能够在充电时加热至 60℃（140℉），然后迅速降低至环境温度，从而在 10 分钟内完成充电。

（图自：Yang Wang / Penn State，via New Atlas）

理想情况下，锂离子电池应该充电时保持在一定的温度范围内，否则存在着性能退化、寿命大减的风险。

若能够在受控条件下安全充电，则能够在较高的温度下，享受到更多的益处 —— 比如缩短充电所需的时间。

今年 10 月，宾夕法尼亚州立大学的一支研究团队，就展示了这样一种新型吸热电池。此前，业界普遍不敢逾越 60℃（140℉）的高温充电禁区。

不过这种只需加热 10 分钟至特定温度的新方案（随后迅速冷却至环境温度），能够将有害影响降到最低。

为此，该团队将镍箔，附着在电池负极端子上，使其在电子流过时迅速变暖，然后再次快速冷却。

通过这种方法，团队实现了在 1700 个循环条件下的安全充电。这样的效率，可在短短 10 分钟内，为电动汽车增加 200~300 英里（320~480 公里）的续航。

（图自：MIT）

其次是 MIT 研究团队带来的新型电池，其能够在底部泵入并捕捉二氧化碳，然后在顶部吐出新鲜空气。在设备填满后，可将其冲洗并用于工业纯二氧化碳的储存。

其在电极上涂覆了一种被称作聚蒽醌的化合物，使之恰好能够吸收附近的二氧化碳分子。该过程可在充电时自然发生，直到电极上储满了二氧化碳。

此时可将收集来的二氧化碳用于工业产品，且实测表明，即便经历了 7000 次循环周期，其效率也仅下降 30% 。不过研究团队的新目标，是将其增加到 2~5 万次周期。

第三种是伊利诺伊大学芝加哥分校（UIC）带来的支持完全充电的锂-二氧化碳电池。其密度为锂离子电池的 7 倍以上，但难点在于可反复充放电版本的制造过于艰难。

为克服充电过程中附着在催化剂上的积碳，该电池利用内置在阴极中的二硫化钼‘纳米片’、以及由离子液体和二甲基亚砜组成的混合电解质。

如此一来，其不仅防止了碳在催化剂上的堆积，还使电池可持续 500 次循环充电。

（图自：CCT Energy Storage）

第四项是澳大利亚初创企业 Climate Change Technologies（CCT）带来的绿色储能设备 Real Vector，这是一种比标准的锂离子电网存储更有效的解决方案。

CCT 的热能设备（TED），也是全球首批投入使用的可工作热电池之一。

其支持模块化搭建，可接收风能、太阳能等储能来源，将之用于熔化绝缘室内的硅。

热机可按需提取能源，单个 TED 装置可容纳 1.2 MWh 能量，且支持灵活搭建各种不同的组合。

CCT 的技术优势，在于熔融硅不会像锂那样被降解。实测表明，即便经历了 3000 次循环，其仍未出现退化迹象。

预计装置可使用 20 年、甚至更长的时间。此外，据称每套 TED 的储能为锂离子电池的六倍，且造价仅为后者的 60~80% 。

第五项突破是有助于改善锂离子电池能量密度和安全性的新技术，上个月的时候，澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所提出了一套新方案，并演示了一种新型电池。

该电池使用了聚合物固体电解质，算是业内明确使用无液体高效锂离子运输方案的首个实例。

通过避开易燃、易挥发的液体电解质，这种固态电池不仅更加安全，还有望搭配锂金属阳极来使用，让锂电池密度轻松翻番。

若投入实际运用，固态电池可让电动汽车（甚至电动飞机）拥有更大的续航里程。

（图自：Hornsdale Power Reserve）

最后，早在 2017 年，特斯拉就拿下了为南澳大利亚建造 129 MWh 锂离子储能电站的合同，最大输出功率为 100 MW 。

然而根据一项新的协议，其将进一步增加 64.5 MWh 的容量、以及 50 MWh 的输出。

这项定于 2020 年中进行的项目，将使得全球最大电池设施的字面数据增加约 50% 。