关于锂电池电极、电解质的各种创新
目前Battaglia博士领导的实验小组正在研究一种名为“过渡金属”(transition metals)的材料。这是一种由金属锰、镍、钴和石墨组成的混合物,可用来充当锂电池的电极。Battaglia表示只要找到上述四种金属的最佳配比,就能够有效提高原有锂电池的能量密度。相比开发一款全新电池产品所耗费的精力和财力,这种「借力」的方式实在是有够机智!
其他机构的研究人员则探索了多种提高电池能量密度的方式。来自美国斯坦福大学的崔毅和他的同事们正在开发一种薄膜,它的厚度只有原子大小,可用来包裹电池阳极。据悉,经过薄膜包裹处理后的阳极能够承载锂离子的数量大幅增加,同时搭配用硫制成的阴极(硫,和金属锂类似,有着很高的能量密度),其存储的电能总量约为同质量锂电池的5倍。
无独有偶,美国橡树岭国家实验室的梁诚度(音译)及其研究团队有着类似的实验成果。他们正在开发的一款锂硫电池并没有采用传统液态或胶状的电解质,而是“剑走偏锋”的使用了固态电解质,这使得电池本身会变得更加稳定,即使能量密度大幅提升也不用担心出现过热起火的事故。不过遗憾的是,即便这些电池目前已经具备了商业化的条件,但在正式推向市场之前,还有着很长的一段路要走。

美国橡树岭国家实验室开发的锂硫电池
其实,一些体积非常小的固态电池在小型装置和传感器上并不陌生,它们经常被用作微型芯片的备用电源。不过这种固态电池的生产方式和传统锂电池大为不同,和半导体的制作工艺颇为相似,即将电池材料通过「印刷」的方式置于底层基板上。
尽管这种固态电池的能量密度极高,但如若生产用于手机和电动汽车使用的大型产品,成本造价则太过昂贵。为此,已经有很多公司在积极尝试改变这一现状。Sakti3作为密歇根州本土的一家电池供应商,目标是将“锂-*电池”每千瓦时的储能费用降至100美元左右,而英国知名吸尘器制造商戴森近日则为这家公司注资1500万美金,用于支撑该研究项目的进行。此外,德国大众集团数月前曾购入一家位于硅谷、致力于固态电池研究的初创公司——QuantumScape的5%股权。
从理论上来看,锂空气电池的能量密度最高,而空气的使用则会大幅降低该电池的重量。尽管研究人员数年一直在尝试制作类似的锂电池,但目前还只是停留在试验阶段,尚无任何可投入商用的重大成果推出。