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麻省理工學院發明全新電池!充電更快、續航更長、更安全、更環保、而且價格更便宜

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美國麻省理工學院近期發明了一種全新的電池,使用和鋰電池完全不同的材料,它充電更快、續航時間更長、更安全、更環保、而且價格也更便宜。191848e36aec5f1df530f1200dbe70f5

未來是由電池驅動的。我們所有的下一代節能技術,比如太陽能和電動汽車,都需要依靠電池才能發揮作用。但隨著這些技術被廣泛推廣,我們發現目前的電池還不能完全勝任這項工作。 

鋰離子電池是最常用的電池類型,但它價格昂貴,充電慢,體積大,降解快,容易著火,而且對環境不是最友好的。幸運的是,麻省理工學院近期發明了一種全新的電池,一下子解決了所有這些問題。那麼,這就是未來的電池嗎?還是有什麼陷阱? 

這種電池是全新的,它的每個部分都使用了與現有材料不同的材料。這種電池的電極是由鋁和純硫製成的,而不是鋰離子電池中複雜的金屬和石墨電極。這種電池的電解質也有所不同,它是由熔融的氯鋁酸鹽製成的,而不是鋰離子電池中含有鋰鹽的有機溶液。 

但是這種材料上的變化有什麼幫助呢? 

首先,鋁、硫和氯鋁酸鹽都很豐富,容易獲得,而且更便宜。這不僅意味著這種電池有可能比同等容量的鋰離子電池便宜六倍,而且它對環境也更加友好,對有害採礦過程的依賴更小。所以這對地球和我們的錢包都有好處。 

但不要認為便宜和環保意味著它性能不好。 

在測試中,這種電池能夠在不到一分鐘的時間內充滿電。而目前的電池需要在 110 攝氏度的溫度下才能達到這個速度,在 25 攝氏度的溫度下,它的充電速度會慢 25 倍。這是因為鹽的熔點很低,在 110 度的理想狀態下才可以非常快地運送電荷。但是這種電池是自發熱的,因為充電和放電會產生熱量,因此與鋰離子電池不同,它不需要外部加熱來調節電池。 

對於經歷過鋰離子電池爆炸的人來說,這種高溫可能會引起一些關注。但與鋰離子電池不同的是,這種新電池中的任何材料都不會著火,而鋰離子電池在 130 攝氏度的溫度下就會著火。這使得它在本質上更加安全,也意味著快速充放電的過程不會帶來風險。

麻省理工學院的新電池僅由鋁(左)、硫(中)和鹽(右)製成。(圖片來源:Medium)

這些電池的壽命也有可能非常長。任何用過 iPhone 的人(包括我自己)都會告訴你,鋰離子電池壽命不長。這是因為,在充電過程中,金屬會沉積在電極上並形成枝晶。這種金屬枝晶會一直生長,直到它到達電池的另一端,接觸到另一個電極,使電池短路。這就是為什麼手機電池只能使用幾年,為什麼一些電動汽車在使用了很長一段時間後航程會急劇縮短。但這種新電池中的熔鹽顯著地減緩了這種沉積的發生,能讓電池續航時間更長。從這個角度上講,它對地球和我們的錢包都有好處。 

如果這些對你來說還不夠好,這些電池還可能具有難以置信的能量密度。現在鋰離子電池的能量密度已經達到了它們所能達到的最高水準(無論是體積還是品質),有些電池的能量密度甚至高達 270 Wh/kg。但計算表明,鋁硫電池的價格可能高達 1392 Wh/kg。這將使它們的能量密度增加5倍。如果特斯拉在 Model 3 中使用這種電池,它的重量將從 480 公斤減少到 96 公斤,進而使汽車更有效率,駕駛體驗更好。 

這種電池看起來很棒。但你可能會想,就像所有的尖端技術一樣,它需要數年,甚至數十年的時間才能進入市場,並真正發揮作用,對吧? 

不是的。負責這個專案的科學家們已經成立了一家名為 Avanti 的公司來開發這項技術,並儘快將其推向世界。 

所以這意味著我們可能很快就能駕駛超級便宜、耐用、環保、輕量、超級安全的電動汽車了?遺憾的是,並沒有。 

似乎這種電池需要保持一定的溫度,來保持鹽的熔融狀態,否則就無法工作,電池也會因膨脹和收縮而受損。這個問題可能有一天會被解決,但這個專案還有很長的路要走。 

這些電池非常適合快速和恒定的充放電迴圈,使其成為太陽能農場電池、家用電池或電動汽車充電站電池的理想選擇。在這些情景下,電池會不斷地充電或放電,使得它能夠不斷地自我加熱,並保持在理想的溫度。 

所以,這些類型的電池並不像那些讓電動汽車世界更快、更高效、更實惠的電池那樣吸引人。但這些電池對我們向淨零排放的轉變至關重要,因為它使我們能夠利用更低碳的能源。在未來幾年裡,隨著我們逐漸擺脫化石燃料,將需要數以百萬計的此類電池。屆時,廉價、安全、壽命長、環境友好的優點將產生巨大的影響。誰說得准呢,也許有一天這項技術也會應用到電動汽車上。無論如何,麻省理工學院創造了另一項突破性的技術,它將使世界變得更加美好。

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