新型電池們，你們做好取代鋰電池的準備了嗎？

圖為美國佛蒙特州的一位用戶在家里檢查特斯拉公司汽車的能量墻單元。

材料牛注：一年前，Elon Musk發布了特斯拉公司位于洛杉磯附近的工作室設計的第一批住宅安裝設施。這批6.4千瓦時的單位能夠從家庭太陽能系統中儲存電能并在傳統電能中斷的情況下提供備份存儲。

當前鋰離子電池是應用最為廣泛的電池，占據著大部分市場，然而它仍舊有著能量密度不足等諸多嚴重問題，因此對于新型電池材料的研究，目前國內許多高校和研究所都有涉及。然而事實究竟是怎樣呢？

許多致力于下一代電池的研究者起初其實并不看好鋰離子電池，他們認為目前的技術不僅成本高而且鋰離子電池有著易燃的問題，給存儲和運輸帶來了極大的麻煩，很難說能滿足對未來清潔能源的要求。但這些人花費了四到五年來開發新電池卻沒有任何收獲，最近來自美國阿貢國家實驗室的工程師首次承認了鋰離子在市場上是很難被擊敗的。

這周在芝加哥大學參加會議的電化學工程師Kevin Gallagher說，“目前其它的電池技術很難趕上鋰離子電池，其中光說可靠性這點，就是很多新型電池技術需要學習的地方。”Gallagher在阿貢實驗室的儲能研究聯合中心(以下簡稱為JCESR)工作，這是能源創新中心下面一個負責研究新電池的部門。Quartz作家Steve Levine對此呼吁說，未來電池技術的發展更多是需要天馬行空般的想象力。

Gallagher說，鋰離子電池的優勢在于，與市場上同類產品相比有著優異的壽命和獨特的發展歷程。鋰電池于1980年發明，并在1991年就由索尼推向商業化，鋰離子電池也充分受益于電子信息時代電腦、手機性能的測試和發展。因為在剛入門的時候，你可以在電腦和智能手機等平臺上學習和提升技能，這個方向的要求并不像汽車行業那么高。

致力于研究新一代液流電池的哈佛大學化學家Daniel Nocera上周則提出了截然相反的觀點，他表示，如果要匹配一箱汽油的能量會需要一個碩大的鋰電池，鋰離子的致命弱點就是能量密度。Nocera在參加芝加哥能源政策學院(EPIC)主辦的一個會議上稱，這就是為什么你選擇Tesla就意味著你需要一個大的電池組，這也是那些做網格化存儲的鋰離子電池的人都失敗的原因，就是這么簡單。

但Gallagher卻稱贊特斯拉CEO Elon Musk說，“讓電池時髦并不是件容易的事，并指出在一直以進口石油為燃料的夏威夷，太陽能和鋰離子存儲電能也已經成為了現實而可靠的能源。并且他預測隨著成本的不斷下降，同種劇情將在更多地方上演。這樣的話不只是太陽能，包括電池都成了經濟可行的方案，但當你得知這是鋰離子電池時，你就知道大的變革已經發生了，它與你手機里的電池相當接近但卻不完全相同。

JCESR在2012年創建了一個新的電池項目，目標是5年內，用五分之一的成本讓能量密度翻五倍。三年前項目總監George Crabtree說，“沒有量變就不會產生質變，沒有創新和變革就不會有突破性進展。”去年12月，Crabtree說他的團隊把努力集中在四個點上。“我們要一直遵循這四點原則，除非我們找到了它們為什么不起作用的原因，然后我們會立刻拋棄這個觀點，并選擇有用的部分，最有希望的是使用了有機化合物的流體電池和鋰硫電池，如果我們可以解決一些麻煩的副反應那就完美了。

去年12月，Crabtree就暗示項目可能會有一個五年的延期，然而這周 Gallagher表示這個延期可能比預期還會長。他說，“為了提出新技術，我們進行了難以置信的努力。但是我覺得需要記住的是，這些轉變需要幾十年的時間。”

Gallagher最后表示，鋰離子目前的技術狀態還會保持一段時間，并表示在研發和學習中永遠不要忽略一個既定的技術，因為這里有很多需要牢記的教訓。

原文參考地址：Lithium-Ion Will Be Tough To Beat, Says Argonne Battery Whiz.

感謝材料人編輯部楊洪期提供素材