鉅大LARGE | 點擊量：492次 | 2021年08月10日
電池外觀或許不酷，但卻是驅動將來科技的能量
人們可能覺得電池是整個科技范疇里最不起眼的產品，但它或許會驅動這個世界的將來。
智慧手機越做越薄，但是使用的電池技術仍舊沒有升級，在追求極端設計的情況下，體積一成不變的電池塞進一個比其厚不了多少的機身，后果可想而知。同樣的，筆記型電腦的解決器差不多每兩年甚至一年就會升級，但電池容量僅比之前新增一點點。
在生活中最常用到的是鋰離子電池，鋰離子電池最大的問題就是易損壞。倘若你有一支諾基亞手機扔在一邊好久不用，電量已經耗盡，猛然有一天懷舊感上心頭，將它找出來洋溢電，你在等待它點亮螢幕的同時，這種深度放電和再充電會給鋰離子電池帶來很大的物理破壞，隨著時間的推移這會損壞電池的效能，當然，日常的充電放電也會隨著次數新增而加快鋰離子電池的損壞。
然而，在將來的電源供應場景里，電池必不可少，電動汽車、工業規模的太陽能農場等都離不開電池。在過去5年里，儲存能源的成本下降了一半，越來越多大公司開始大膽投資技術，最具代表性的就是特斯拉“gigagactory”電池廠。可在人們日常生活中最常用到的鋰離子電池，價格仍舊較高且不穩定。也正因如此，越來越多的新型燃料動力鋰電池一直在研發中。
想要一種便宜又不會爆炸的電池，但……
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“今朝最大的問題依然是電池價格過高，”ARpA-E(AdvancedResearchprojectsAgency-Energy，美國政府機構，負責促使和資助先進能源技術的研究開發)副主任艾力克·羅爾芬(EricRohlfing)說。2012年《自然》雜志一項調查研究中指出，美國人均勻每月只愿支付約13美元以確保使用可再生能源供應電源，因此電池無法再漲價了。
而有關公用設施的用電，美國人對供電的均勻支付水平意味著，倘若供應電網級能量的儲存，其成本無法超過每千瓦時100美元。自2009年歐巴馬政府上臺，ARpA-E就已投入8,500萬美元用于研發能夠實現這一目標的新電池。
然而，“每千瓦時100美元”這個目標在電力工業來看近乎荒謬。因為到今朝為止，連每千瓦時700美元的目標都還沒達到。雖然上述目標到今朝都沒有實現，但它已成為整個電力能源工業的目標。
▲太陽能和風能。(Source：pixabay)
此外，便宜的能源不一定可靠。可再生能源在繼續電源供應的能力上或許沒有化石能源可靠，倘若用電需求猛然新增，大規模啟用太陽能發電是不實際的。太陽能電源供應的峰值在白天，而其電源供應能力隨著云的移動不斷變化，到了夜間就只剩余白天儲存的量了。風力發電的可預測性就更低了。利用可再生能源發電，使電網變得不穩定，發生爆炸的可能性雖然不高，但可能會導致更加頻繁的停電問題。
想造出便宜且可靠的電池，絕非易事。
有人在為新型電池努力
“我們一直沒有更好的電動汽車，原由是我們沒有適宜的電池。”MIT(麻省理工學院)的薩杜威(Sadoway)說。薩杜威對鋁金屬的冶煉有相關相關經驗，他在沉思冶煉鋁的過程是不是可成為一種新型電池的模型。鋁的冶煉是一個非常廉價和能源密集的過程，透過該過程，純凈的金屬得以從礦石中擷取出來。
▲薩杜威研制的電池原型。
但重點并不是對擷取金屬，而是整個過程。在薩杜威看來，倘若能將整個擷取金屬的單項過程在密閉環境中進行回圈，在這個過程中所出現的能量或許能儲存并使用，他把這稱做“熔融電池”。
但在上述過程中，“熔融電池”的溫度會達到471°C，僅比汽車引擎的溫度低一點，所以“熔融電池”用做電動汽車的引擎倒是比較適宜。
除了過熱問題，另一個更實際的問題是──研發資金。即便在這個專案的研發初期，ARpA-E和法國石油巨頭道達爾都有資助，但后續研究所要的新技術花費相當高昂。面對遍地都是迅速獲得利潤的網際網路初創公司，風險投資者們鮮有沖動投入資金到工業或工程專案中，因為利潤太低。或許這也是電池技術發展緩慢的原由。
新型電池初現成果
此外，在ApRA-E資助的新型電池研究專案中，來自匹茲堡的Aquion公司所研發的電池，最具商業使用前途和競爭力。
(Source：AquionEnergy)
這個新型電池稱做“鹽水電池”(saltwaterbattery)，這種電池最接近之前所說的便宜、可靠特徴，Aquion公司的“鹽水電池”所使用的鹽、不銹鋼和棉等材料都是豐富易得的資源，而這些材料中沒有一種物質具有鋰離子電池的風險。除了不易燃和不易腐蝕，“鹽水電池”的緊要制造裝備裝置來自食品包裝工業，組裝電池就像把餅干放進包裝盒里相同簡單。
目前Aquion的電池已上市近3年，在家庭和公用場景中都有用到，其在全球共部署了35百萬瓦時的電力儲存。一些區域及建筑在使用“鹽水電池”電源供應后，因為價格低廉且安全，并沒有選擇回到化石能源電源供應的方式，而是持續使用前者。
即便Aquion的新型電池已在少數地區使用，但對很多人來說，研發電池并不是一份好差事。前面已說過，利潤低、投資者不感興致;除此之外研發電池在很多人看來一點都不“cool”。來自Aquion的研究人員麥特·馬龍(MattMaroon)從2002年就進入這個范疇，而他在很長一段時間內都是整個團隊中最年輕的人，因為沒有更多人愿意做電池研發。
不過15年后的今天，情況有所轉變，研發電池的人漸漸多了起來，麥特也終于不再是最年輕的那個。人們意識到利用電能是發展的趨勢，它能幫助改善環境、提高資源的利用效率，而新型電池可以使用到更廣泛的范圍，家庭用電、公用設施用電、汽車用電等。
新型電池的使用還有很長一段路要走，就像當初發明了鋰離子電池。人們在1970年代就開始研究鋰離子電池，而到1992年才由Sony釋出了首個商用鋰離子電池，在漫長的完善和發展中慢慢進入我們的生活，進入我們的手機、電腦中。
