能量存儲(chǔ)是當(dāng)今電力行業(yè)的關(guān)鍵瓶頸，吸引更多的投資來尋找替代流行的，激烈爭奪的鋰資源。在這里，ScarlettEvans匯總了電池技術(shù)領(lǐng)域的新材料競(jìng)爭者。

隨著全球電力需求的增長，尋找傳統(tǒng)電池存儲(chǔ)系統(tǒng)可持續(xù)替代品的必要性-不僅要延長智能手機(jī)和筆記本電腦的使用壽命，還要為電動(dòng)汽車（EV）供電，并儲(chǔ)存風(fēng)能和太陽能能源。

鋰離子（Li-ion）電池長期以來一直是現(xiàn)代技術(shù)的最佳動(dòng)力源，由于其壽命和能量密度超過鉛酸電池。然而，根據(jù)英國“金融時(shí)報(bào)”報(bào)道，鋰的成本上升-2017年上漲了240％-除了對(duì)供應(yīng)鏈的擔(dān)憂，資源枯竭以及突然耗盡電池的報(bào)告之外，還促使開發(fā)商尋找有效的低碳電池基地。

到目前為止，搜索已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一系列有可能解決能量儲(chǔ)存問題的材料，包括鈉，鈷，水和黃金。但是，由于鋰現(xiàn)在是現(xiàn)代技術(shù)的主要產(chǎn)品，其他材料是否會(huì)達(dá)到商業(yè)規(guī)模成功的同等水平？

最近，德國工業(yè)公司西門子宣布推出一項(xiàng)耗資150萬英鎊的試點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目試圖將氨作為一種新型儲(chǔ)能方式。傳統(tǒng)上用作肥料，西門子表示相信氨項(xiàng)目可能比其他能源儲(chǔ)存方法具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗匦吕昧艘延械募夹g(shù)和硬件。

該項(xiàng)目將在英國牛津郡哈威爾的概念驗(yàn)證設(shè)施進(jìn)行，該團(tuán)隊(duì)將嘗試將電，水和空氣轉(zhuǎn)化為氨而不釋放碳排放。然后將產(chǎn)生的氨儲(chǔ)存在罐中，燃燒以發(fā)電，作為車輛燃料出售，或用于工業(yè)目的，例如冷藏。

在氨驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛（EV）的情況下，該方案不是直接使用該化學(xué)品，而是僅為使用氫氣車輛提取氫氣。

西門子聲稱，主要的好處是成本效益，就像鋰的許多替代品一樣。實(shí)際上，對(duì)于許多人來說，目標(biāo)是簡單地找到能夠提供相同存儲(chǔ)容量和壽命的更便宜的電池。

鈉離子電池

鈉離子（Na離子）電池正在由許多機(jī)構(gòu)的研究人員進(jìn)行調(diào)查，因?yàn)殁c天然豐富，因此比鋰的資源風(fēng)險(xiǎn)更小，并且可以以更低的成本獲得。

法國國家科學(xué)研究中心，華盛頓州立大學(xué)和美國斯坦福大學(xué)都在開發(fā)鈉基儲(chǔ)能產(chǎn)品，后者稱他們可以制造比鋰電池便宜80％的鈉離子電池。在每種情況下，鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部組件都只是用鈉對(duì)應(yīng)物替換。

Na離子遇到的問題是它比Li離子重約三倍，使得電池電極之間的移動(dòng)更加困難。降低的能量密度使其對(duì)于運(yùn)輸工業(yè)中的應(yīng)用效率較低，盡管在涉及固定能量存儲(chǔ)的部門中它不會(huì)成為問題。毋庸置疑，雖然迄今取得了令人印象深刻的進(jìn)展，但仍需要進(jìn)一步研究以完善具有更好穩(wěn)定性和更高能量密度的鈉儲(chǔ)能裝置。

“液態(tài)空氣”電池

“液態(tài)空氣”電池的開發(fā)也使其成為傳統(tǒng)電池類型的可行替代品。本月早些時(shí)候，HighviewPower在英國大曼徹斯特成立了世界上第一家全尺寸液體空氣工廠。該場(chǎng)地旨在將空氣轉(zhuǎn)化為液體以用于儲(chǔ)能目的，倡導(dǎo)聲稱的方法比鋰離子產(chǎn)品更便宜且更持久。

該計(jì)劃使用過量或非高峰電力將環(huán)境空氣冷卻至-196?C，將其轉(zhuǎn)化為液體，然后將其存放在金屬罐中。泵送和加熱將其轉(zhuǎn)回用于轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)的氣體。

這樣的過程是有益的，因?yàn)樗苊饬巳紵龤怏w時(shí)產(chǎn)生的有害排放物，并且允許儲(chǔ)存過多的能量以便在高峰時(shí)間使用。雖然目前液態(tài)空氣存儲(chǔ)只能產(chǎn)生相對(duì)較少的能量，但像HighviewPower這樣的公司認(rèn)為它可以擴(kuò)展到數(shù)百兆瓦。

生理鹽水

其他公司已轉(zhuǎn)向儲(chǔ)水用水。其中一個(gè)例子是荷蘭公司AquaBattery，該公司開發(fā)了一種依賴水和鹽的電池，其組合流經(jīng)一系列用于儲(chǔ)存能量的膜。“藍(lán)色電池”設(shè)計(jì)具有完全可持續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠存儲(chǔ)在高峰時(shí)段為訪問創(chuàng)建的能量。

電池原型已經(jīng)建成，第二個(gè)版本正在進(jìn)行中，綠色村莊正在建設(shè)一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目-綠色村莊-由代爾夫特理工大學(xué)和荷蘭StichtingGreenVillage共同創(chuàng)建的生活創(chuàng)新中心。

使用無毒，可持續(xù)的材料使AquaBattery與基于化學(xué)化合物的材料區(qū)別開來。雖然這些電池可能比傳統(tǒng)的鉛酸設(shè)計(jì)“更環(huán)保”，但是一旦他們的生命經(jīng)歷過如何處理它們的問題就會(huì)引發(fā)對(duì)它們的可持續(xù)性的質(zhì)疑。實(shí)際上，一些人警告說，除非找到可行的處理方案，否則電動(dòng)汽車的增加可能會(huì)導(dǎo)致電池浪費(fèi)問題。

綠色科技有多綠？

雖然歐盟有電池收集和處理規(guī)定，但這并不涉及鋰離子電池。有缺陷的廢物立法和低收集率意味著鋰離子電池通常最終進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)或焚燒爐，比利時(shí)科技公司Umicore估計(jì)市場(chǎng)上只有5％的鋰離子電池被收集用于回收。

電池中包含的其他金屬如鈷，鋁和銅被回收，而鋰本身通常被丟棄，由于其有毒，易燃和反應(yīng)性質(zhì)而難以處理。

因此，研究人員努力尋找更便宜的鋰電池替代品，還必須確定處理它們的環(huán)保方法，以免我們面臨來自新一堆有害廢物的進(jìn)一步環(huán)境破壞。