2019年电池技术研究突破不完全汇总

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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% 。

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