2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位科學(xué)家——美國(guó)學(xué)者約翰·古迪納夫、斯坦利·威廷漢和日本學(xué)者吉野彰，表彰他們對(duì)鋰離子電池研發(fā)的卓越貢獻(xiàn)。當(dāng)前，鋰離子電池廣泛用于電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，全球正在變成一個(gè)“可移動(dòng)充電的世界”。2019年，電池領(lǐng)域出現(xiàn)了多項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)展。
高溫下可安全充電
通常，鋰離子電池充電超過(guò)60攝氏度會(huì)大幅縮短電池壽命。2019年10月，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)發(fā)布了一項(xiàng)新技術(shù)，將鎳箔附著在電池的負(fù)極端，鋰離子電池溫度在10分鐘內(nèi)可以達(dá)到60攝氏度，充電完成后快速冷卻，可以把高溫對(duì)電池的有害影響降至最低，目前已安全充電1700次。
充電同時(shí)可“捕捉”二氧化碳
二氧化碳是影響氣候變化的重要?dú)怏w，如何把“廢氣”變成“寶”是各國(guó)科學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn)。2019年10月，美國(guó)麻省理工學(xué)院發(fā)布一種新型電池——“電擺”電池，可以“捕捉”空氣中的二氧化碳。通過(guò)將聚蒽醌化合物涂在電極的兩端，電池在充電的同時(shí)可以吸收空氣中的二氧化碳。7000個(gè)充電周期后，電池容量?jī)H下降了30%。目前，研究人員計(jì)劃將“電擺”電池充電周期提高到2萬(wàn)至5萬(wàn)個(gè)。
鋰—二氧化碳電池可完全充電
鋰—二氧化碳電池是一種極具吸引力的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其能量密度是普通鋰離子電池的7倍以上。然而，在充電過(guò)程中，鋰—二氧化碳電池會(huì)積累過(guò)多的碳物質(zhì)，導(dǎo)致充電效率越來(lái)越低。2019年9月，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校發(fā)布了一項(xiàng)新技術(shù)，利用電池陰極內(nèi)置的二硫化鉬的“納米片”以及由離子液體和二甲基亞砜組成的混合電解質(zhì)，有效防止電池碳堆積。目前，該型電池已完成了500個(gè)充電周期測(cè)試，充電效果良好。
具有熔融硅核心的電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能
風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉纯梢援a(chǎn)生大量電能，但同時(shí)需要建設(shè)大量的儲(chǔ)電設(shè)備。2019年4月，澳大利亞一家公司推出了一種新型熱能設(shè)備，采用模塊化電池，可以儲(chǔ)存任何來(lái)源的電能。該設(shè)備利用電能先熔化絕緣室內(nèi)的硅，再將熱能轉(zhuǎn)化為電能。該熱能儲(chǔ)電設(shè)備的一大優(yōu)點(diǎn)是熔融硅不會(huì)像鋰一樣降解。在測(cè)試中，熱能設(shè)備在3000個(gè)測(cè)試周期中未出現(xiàn)退化跡象，使用壽命預(yù)計(jì)可以達(dá)到20年。在同等容量下，熱能儲(chǔ)電設(shè)備的儲(chǔ)能是鋰離子電池的6倍，但單價(jià)只有鋰離子電池的60%至80%。
能量密度翻倍
與傳統(tǒng)燃料相比，電動(dòng)汽車鋰離子電池的能量密度仍顯不足，不增加電池重量就難以提高車輛續(xù)航里程。2019年10月，澳大利亞迪肯大學(xué)前沿材料研究所發(fā)布一項(xiàng)新技術(shù)：新型電池使用鋰金屬陽(yáng)極，避免了傳統(tǒng)易燃的揮發(fā)性液體電解質(zhì)，充電更加安全。電池重量不增加，就可以使鋰離子電池的能量密度增加一倍，有效提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，讓電動(dòng)飛機(jī)的續(xù)航里程也更具有意義。
全球最大儲(chǔ)能項(xiàng)目擴(kuò)建
2017年，特斯拉贏得了世界上最大的鋰離子電池的合同，為澳大利亞南澳大利亞州建造12.9萬(wàn)度儲(chǔ)電設(shè)備，最大輸出功率達(dá)到了100兆瓦。根據(jù)最新一項(xiàng)協(xié)議，澳大利亞南澳大利亞州要求特斯拉將該項(xiàng)目最大儲(chǔ)電容量和輸出功率提高至19.35萬(wàn)度和150兆瓦。
