電池“革命” 供電動汽車使用的液體燃料

提高電池性能是使電動汽車在不充電的情況下行駛數百公里的關鍵。然而，現有技術的改進總是修修補補，突破性的進步總是讓人感到遙不可及。然而，采用一種新的方法來安排現代電池的內部結構，有望使電池容量翻一番。

這一想法是由麻省理工學院教授蔣業明提出的。他在度假時想出了這個主意，并與人共同創立了A123系統公司。蔣業明認為，推動電解液通過電池的所謂“液流電池”具有一些優異的特性，而已廣泛應用于日常電子產品的最高級別鋰離子電池具有較大的能量密度。如果能找到一種方法將兩者的優勢結合起來呢？

液流電池將電能儲存在電解液罐中，其缺點是能量密度低。其優點是尺寸隨機，易于擴容：要提高電池容量，只需建造一個更大的儲能罐即可。

蔣業明和他的同事們制作了一個新電池的工作樣本。它的能量密度相當于傳統的鋰離子電池，但它的儲能載體本質上與液流電池相同。這種載體看起來像黑泥，含有納米顆粒和儲能金屬顆粒。蔣業明稱之為“劍橋原油”。

如果在電子顯微鏡下觀察劍橋原油，可以看到許多灰塵大小的顆粒，它們的材料與許多鋰離子電池的陰極和陽極相同，即鋰鈷氧化物（陽極）和石墨（陰極）。

在這些懸浮在液體中的相對較大的顆粒之間是一些由碳制成的納米顆粒，這是本發明發明的“秘密調味料”。納米顆粒聚集在一起形成海綿狀網絡，形成“液體線”，連接儲存離子和電子的較大電池顆粒。當它流動時，納米組件

電子運動的路徑始終保持不變，因此電子可以在儲能載體的粒子之間自由運動。

新電池的工作載體可以流動，這引發了一些美好的希望。例如，裝有這種電池的汽車在進入加油站后可以直接添加劍橋原油，而無需充電。蔣業明的合作伙伴、麻省理工學院的W.CraigCarter建議，用戶可以在不給插座充電的情況下，用油箱形狀的電解液更換設備。然而，從電池中注入或取出可充電電解液并不是蔣業明現在關注的第一個工業化應用。他與卡特和實業家Throop Wilder合作創建了一家名為24M Technologies的新公司，將其團隊的研發成果推向市場。Carter和蔣業明都對公司的第一款產品守口如瓶，但他們強調，這些電池完全適合電網儲能等應用。姜業明指出，即使存儲容量不大，也可能對風能、太陽能等間歇性能源的性能產生重大影響。基于他的設計的大型儲能電池的能量密度將至少是傳統液流電池的10倍。這種電池可以制造得更緊湊，并且成本可以更低。

然而，劍橋原油要實現工業化還有很長的路要走。一家重點科研機構的儲能工程負責人指出：“對此持懷疑態度的人可能會說，他的新設計遇到的棘手問題比一些潛在的解決方案要有益得多。”通過電池泵送電解液需要添加機械設備，從而增加系統的重量，這當然令人不快。“泵、儲能罐、管道等的重量和體積，以及電解質和碳添加劑所需的額外重量和體積可能會使這項技術在重量上超過現有技術水平的電池。此外，隨著時間的推移，經過多次充電和放電，其穩定性可能不如傳統的鋰離子電池墓地。

更根本的問題是這種新型電池的充電速度太慢。根據Carter的說法，它比傳統電池慢2~4倍。

這讓汽車很頭疼，因為汽車需要快速傳輸電力。一種解決方案是將這種電池與傳統電池或超級電池一起使用……

citor（可以在幾秒鐘內釋放儲存的電能），后者將在制動和加速過程中提供緩沖傳輸。

但這個新方案仍然有很大的潛力。美國覺碩大學材料工程師YuryGogotsi指出，將能量儲存在“顆粒流體”中的設備應該與幾乎任何電池化學系統兼容，從而推動電池行業未來的創新。高國奇說：“這為電池設計開辟了一條新的道路。”

（編輯/董海榮）提高電池性能是讓電動汽車在不充電的情況下行駛數百公里的關鍵。然而，現有技術的改進總是修修補補，突破性的進步總是讓人感到遙不可及。然而，采用一種新的方法來安排現代電池的內部結構，有望使電池容量翻一番。

這一想法是由麻省理工學院教授蔣業明提出的。他在度假時想出了這個主意，并與人共同創立了A123系統公司。蔣業明認為，推動電解液通過電池的所謂“液流電池”具有一些優異的特性，而已廣泛應用于日常電子產品的最高級別鋰離子電池具有較大的能量密度。如果能找到一種方法將兩者的優勢結合起來呢？

液流電池將電能儲存在電解液罐中，其缺點是能量密度低。其優點是尺寸隨機，易于擴容：要提高電池容量，只需建造一個更大的儲能罐即可。

蔣業明和他的同事們制作了一個新電池的工作樣本。它的能量密度相當于傳統的鋰離子電池，但它的儲能載體本質上與液流電池相同。這種載體看起來像黑泥，含有納米顆粒和儲能金屬顆粒。蔣業明稱之為“劍橋原油”。

如果在電子顯微鏡下觀察劍橋原油，可以看到許多灰塵大小的顆粒，它們的材料與許多鋰離子電池的陰極和陽極相同，即鋰鈷氧化物（陽極）和石墨（陰極）。

在這些懸浮在液體中的相對較大的顆粒之間是一些由碳制成的納米顆粒，這是本發明發明的“秘密調味料”。納米顆粒聚集在一起形成海綿狀網絡，形成“液體線”，連接儲存離子和電子的較大電池顆粒。當它流動時，納米組件

電子運動的路徑始終保持不變，因此電子可以在儲能載體的粒子之間自由運動。

新電池的工作載體可以流動，這引發了一些美好的希望。例如，裝有這種電池的汽車在進入加油站后可以直接添加劍橋原油，而無需充電。蔣業明的合作伙伴、麻省理工學院的W.CraigCarter建議，用戶可以在不給插座充電的情況下，用油箱形狀的電解液更換設備。然而，從電池中注入或取出可充電電解液并不是蔣業明現在關注的第一個工業化應用。他與卡特和實業家Throop Wilder合作創建了一家名為24M Technologies的新公司，將其團隊的研發成果推向市場。Carter和蔣業明都對公司的第一款產品守口如瓶，但他們強調，這些電池完全適合電網儲能等應用。姜業明指出，即使存儲容量不大，也可能對風能、太陽能等間歇性能源的性能產生重大影響。基于他的設計的大型儲能電池的能量密度將至少是傳統液流電池的10倍。這種電池可以制造得更緊湊，并且成本可以更低。

然而，劍橋原油要實現工業化還有很長的路要走。一家重點科研機構的儲能工程負責人指出：“對此持懷疑態度的人可能會說，他的新設計遇到的棘手問題比一些潛在的解決方案要有益得多。”通過電池泵送電解液需要添加機械設備，從而增加系統的重量，這當然令人不快。“泵、儲能罐、管道等的重量和體積，以及電解質和碳添加劑所需的額外重量和體積可能會使……

是技術在重量上超過了現有技術水平的電池。此外，隨著時間的推移，經過多次充放電后，其穩定性可能不如傳統的鋰離子電池。

更根本的問題是這種新型電池的充電速度太慢。根據Carter的說法，它比傳統電池慢2~4倍。

這讓汽車很頭疼，因為汽車需要快速傳輸電力。一種解決方案是將這種電池與傳統電池或超級電容器（可以在幾秒鐘內釋放儲存的電能）一起使用，后者將在制動和加速過程中提供緩沖傳輸。

但這個新方案仍然有很大的潛力。美國覺碩大學材料工程師YuryGogotsi指出，將能量儲存在“顆粒流體”中的設備應該與幾乎任何電池化學系統兼容，從而推動電池行業未來的創新。高國奇說：“這為電池設計開辟了一條新的道路。”

（編輯/董海榮）

標簽：現代

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