麻省理工研究的这款新型电池将改变世界
时间:2023-09-05 21:22来源:36氪 作者:综合报道
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编者按：很多新能源技术都需要电池才能工作，比如电动汽车和光伏发电。然而，目前的电池技术还无法很好地支持新技术的发展和普及。美国麻省理工学院近期发明了一种全新的电池，使用和锂电池完全不同的材料，它充电更快、续航时间更长、更安全、更环保、而且价格也更便宜。未来这种电池大有可为。本文来自编译，希望对您有所启发。
麻省理工学院的新电池仅由铝（左）、硫（中）和盐（右）制成。（图片来源：Medium）
未来是电池驱动的。我们所有的下一代节能技术，比如太阳能和电动汽车，都需要依靠电池才能发挥作用。但随着这些技术被广泛推广，我们发现目前的电池还不能完全胜任这项工作。
锂离子电池是最常用的电池类型，但它价格昂贵，充电慢，体积大，降解快，容易着火，而且对环境不是最友好的。幸运的是，麻省理工学院近期发明了一种全新的电池，一下子解决了所有这些问题。那么，这就是未来的电池吗？还是有什么陷阱？
这种电池是全新的，它的每个部分都使用了与现有材料不同的材料。这种电池的电极是由铝和纯硫制成的，而不是锂离子电池中复杂的金属和石墨电极。这种电池的电解质也有所不同，它是由熔融的氯铝酸盐制成的，而不是锂离子电池中含有锂盐的有机溶液。
但是这种材料上的变化有什么帮助呢？
首先，铝、硫和氯铝酸盐都很丰富，容易获得，而且更便宜。这不仅意味着这种电池有可能比同等容量的锂离子电池便宜六倍，而且它对环境也更加友好，对有害采矿过程的依赖更小。所以这对地球和我们的钱包都有好处。
但不要认为便宜和环保意味着它性能不佳。
在测试中，这种电池能够在不到一分钟的时间内充满电。而目前的电池需要在 110 摄氏度的温度下才能达到这个速度，在 25 摄氏度的温度下，它的充电速度会慢 25 倍。这是因为盐的熔点很低，在 110 度的理想状态下才可以非常快地运送电荷。但是这种电池是自发热的，因为充电和放电会产生热量，因此与锂离子电池不同，它不需要外部加热来调节电池。
对于经历过锂离子电池爆炸的人来说，这种高温可能会引起一些关注。但与锂离子电池不同的是，这种新电池中的任何材料都不会着火，而锂离子电池在 130 摄氏度的温度下就会着火。这使得它在本质上更加安全，也意味着快速充放电的过程不会带来风险。
这些电池的寿命也有可能非常长。任何用过 iPhone 的人（包括我自己）都会告诉你，锂离子电池寿命不长。这是因为，在充电过程中，金属会沉积在电极上并形成枝晶。这种金属枝晶会一直生长，直到它到达电池的另一端，接触到另一个电极，使电池短路。这就是为什么手机电池只能使用几年，为什么一些电动汽车在使用了很长一段时间后航程会急剧缩短。但这种新电池中的熔盐显著地减缓了这种沉积的发生，能让电池续航时间更长。从这个角度上讲，它对地球和我们的钱包都有好处。
如果这些对你来说还不够好，这些电池还可能具有难以置信的能量密度。现在锂离子电池的能量密度已经达到了它们所能达到的最高水平（无论是体积还是质量），有些电池的能量密度甚至高达 270 Wh/kg。但计算表明，铝硫电池的价格可能高达 1392 Wh/kg。这将使它们的能量密度增加5倍。如果特斯拉在 Model 3 中使用这种电池，它的重量将从 480 公斤减少到 96 公斤，从而使汽车更有效率，驾驶体验更好。
这种电池看起来很棒。但你可能会想，就像所有的尖端技术一样，它需要数年，甚至数十年的时间才能进入市场，并真正发挥作用，对吧？
不是的。领导这个项目的科学家们已经成立了一家名为 Avanti 的公司来开发这项技术，并尽快将其推向世界。
所以这意味着我们可能很快就能驾驶超级便宜、耐用、环保、轻量、超级安全的电动汽车了？遗憾的是，并没有。
似乎这种电池需要保持一定的温度，来保持盐的熔融状态，否则就无法工作，电池也会因膨胀和收缩而受损。这个问题可能有一天会被解决，但这个项目还有很长的路要走。
这些电池非常适合快速和恒定的充放电循环，使其成为太阳能农场电池、家用电池或电动汽车充电站电池的理想选择。在这些情景下，电池会不断地充电或放电，使得它能够不断地自我加热，并保持在理想的温度。
所以，这些类型的电池并不像那些让电动汽车世界更快、更高效、更实惠的电池那样吸引人。但这些电池对我们向净零排放的转变至关重要，因为它使我们能够利用更低碳的能源。在未来几年里，随着我们逐渐摆脱化石燃料，将需要数以百万计的此类电池。届时，廉价、安全、寿命长、环境友好的优点将产生巨大的影响。谁说得准呢，也许有一天这项技术也会应用到电动汽车上。无论如何，麻省理工学院创造了另一项突破性的技术，它将使世界变得更加美好。
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