谁能取代锂电池？( 二 ) _小知识

美国阿贡国家实验室的电池研究人员彼得·丘帕斯（Peter Chupas）正在与JCESR合作，他用高能X射线轰击各种电解液中的镁，来研究镁为什么会受到巨大的阻力。截至目前，他和同事发现，镁离子能强烈吸引周边溶液中的氧，从而吸引一大群溶剂分子，这使得镁离子变得沉重。
美国劳伦斯伯克利国家实验室的材料科学家克里斯廷·佩尔松（Kristin Persson）正在用超级计算机模拟潜在新型电池的内部结构，她正在试图从大约2 000种电解液中，找到一种更好的电极与电解液的组合，让镁离子可以更顺畅地通过电解液。
佩尔松和麻省理工学院的材料科学家赫布兰德·塞德（Gerbrand Ceder）成立了Pellion技术公司，来研发这种高容量镁电池。公司对其进展三缄其口，目前只发表了一篇关于电极的研究论文。 2013年底公开的一大批专利表明， Pellion技术公司正在研发更开放的电极结构，帮助镁离子流动。包括丰田、LG、三星和日立在内的各大电子产品公司，都在研发类似的电池，但这些公司也都很少透露相关进展。
【氧电池】
温弗里德·维尔克（Winfried Wilcke）自称是“一个非常幸福的拥有特斯拉S电动汽车的车主”，他说，正是这辆电动汽车让他意识到电池研究是当务之急。
一开始，维尔克关注的是高能量密度电化学存储的理论极限——锂与氧气的氧化反应。与其他类型的电池相比，这种“会呼吸的”锂–氧电池有巨大的重量优势，因为其中一种主要反应原料——氧气，不必再装载到电池中。理论上，锂–氧（Li-O）电池的能量密度可以媲美汽油发动机，比现今电动汽车电池的能量密度高10多倍。
在驾驶着他的特斯拉S电动汽车行驶了22 000多千米之后，维尔克对这辆汽车的电池所提供的400千米的续航能力感到满意。他说，真正的问题是钱，电动汽车的电池成本在每千瓦时500美元以上， “电动汽车不被大众接受的真正原因，不是能量密度，而是价格” 。所以，维尔克现在更看好一种基于钠的、更便宜的燃料电池。根据理论预测，钠–氧（Na-O）电池的能量密度是锂–氧电池的一半，不过，这已经比锂离子电池高出5倍了，而且，钠比锂更便宜。因此，维尔克满怀希望地说，钠–氧电池的成本或许可以接近每千瓦时100美元，这正是JCESR等研发机构认为消费者能够承担得起的价格。
【液流电池】
麻省理工学院的材料化学家唐纳德·萨多韦（Donald Sadoway）认为，未来的电池更像是一家冶炼厂。他设想了一种像集装箱一样大的箱子，每个箱子中有20个像电冰箱一样大的钢制单元，里面装着加热到500℃的熔融金属和盐。
这样的电池永远不可能用在汽车上，也不可能在能量密度这种指标上胜过锂离子电池。但是，为电网存储能量时，或者在不必考虑便携性的应用场景下，电池的尺寸就无关紧要了。这时候，人们需要的电池，不必又小又轻，能量强劲，而是要在较低成本和较少维护下，存储和释放可多可少的电能。 JCESR希望，这样的电池可以充放电7 000次，大约可以使用20年。
萨多韦正在研究另一种技术，他用两层熔融的金属（因密度不同而分成上下两层）作电极，中间则以一层熔融的盐作为电解液隔开。随着离子在其间移动，两个熔融金属层或膨胀，或收缩，从而实现电能的存储和释放。这一切都是液态的，所以，经过数千次充放电循环后，也不会像固态电极那样出现破裂。
还有一些研究小组正在研发不那么激进的液流电池。这种电池的燃料由两种液体组成，离子在两种液体之间传递，中间隔着一层薄膜。液体燃料可以保存在电池外部的储存箱中，需要的时候再用泵抽取，因此，只需要使用更大的储存箱，就可以存储大量电能。不过，这种电池需要泵和阀门。萨多韦说，这些设备必然会面临维护问题。

谁能取代锂电池？( 二 )

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