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智能

你的笔记本电脑可能就快迎来更优质、更安全的电池了

John Markoff2017-08-05 07:06:33

无论是面向消费者还是面向交通运输的固态电池技术都受到了越来越多的关注

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

旧金山电 – 一家初创公司正在尝试给一类电池充电。这类电池主要用于手电筒、玩具等简单设备,但人们一直没意识到,它也可以为电脑、电动汽车提供电力。

周四,马萨诸塞州沃本市 Ionic Materials 公司管理人员计划公布一项突破性设计。通过这项设计,固态碱性电池将有可能取代锂离子电池和其它高储能技术。

相较锂离子电池而言,碱性电池虽然生产成本低、安全系数高,但却不能重复充电,储电量也较低。因此,个人电脑、智能手机和电动汽车都不会使用碱性电池。

现在,Ionic 将有望改变这一现状。公司表示,他们研发了一款可以重复充电数百次的碱性电池。除此之外,这款突破性的碱性电池还有一个优点:这款碱性电池不容易燃烧起火。燃烧隐患是许多产品使用的锂离子电池都存在的问题,尤其是一些三星(Samsung)智能手机的锂离子电池

许多人认为,更便宜、储能量更大的电池,有利于让风能、太阳能等可再生资源在成本费用上,拥有足以与国家电网使用的煤炭、天然气和核能相竞争的优势。

Ionic 表示,公司已经研发出了一些可充电碱性电池的样品,并且这些电池可以采用与塑料包装生产类似的连续生产工艺。目前,这家由硅谷计算机设计先锋威廉·乔伊(William Joy)资助的公司已经证实,他们的样品电池充电次数可达 400 次。Ionic 管理人员认为,未来公司碱性电池的充电次数将有望达到现在的三倍。

材料科学家迈克·齐默尔曼(Mike Zimmerman)是 Ionic 的创始人兼首席执行官。他表示,Ionic 研发的碱性电池最初会比如今的锂离子电池重一些。但是,新电池成本低、储能多的优势,足以弥补重量上的缺点。

除了成本和安全系数以外,这些电池还具备其它方面的优势。锂离子电池需要用到钴,这就牵涉到了人力成本。例如在非洲,有钴矿被指控雇佣童工,还会遗留有毒物质。

而碱性电池使用的是资源相对较丰富的锌和锰。Ionic 董事会成员乔伊说:“Ionic 可以帮助我们逐步淘汰锂钴电池,并用碱性电池彻底取代它。”

他还说,公司设计了一款碱性电池,可以用更便宜的铝替代锌。原本由于腐蚀等问题,铝无法用作生产电池的原料。使用铝生产的碱性电池将有望比锂离子电池更轻,而且生产成本也会比现在的碱性电池更低。

Ionic Materials 创始人、首席执行官迈克·齐默尔曼在他位于马萨诸塞州沃本市的实验室。他说,公司已经研发出了一款比锂离子电池更安全、更便宜的碱性电池。图片版权:Tony Luong/纽约时报

Ionic 将于科罗拉多州落基山研究所(Rocky Mountain Institute)35 周年大会上公布公司的新设计。落基山研究所是物理学家、环保人士卢安武(Amory Lovins)及其前妻亨特·洛文斯(Hunter Lovins)创办的一家可持续能源研究组织,

“他们刚开始就有一套非常合理的标准,”卢安武博士评论 Ionic 道,“他们利用不怎么寻常的电解质,研制出的电池仅使用寻常的材料,成本更低而且对环境无害。”不过,他又谨慎地补充了一句:“电池是很复杂的,我想看看他们有什么、能衡量证明什么,以及他们的设计是不是能进入市场。”

硅谷的发展主要促进了处理速度和数据存储能力呈指数级地增长。相较而言,电池技术的进步一直以来都极其缓慢。过去五十年间,只有一小部分可充电电池化学配方得到了大规模的应用。

目前,特斯拉(Tesla)正携手松下(Panasonic),在内华达州建设工厂,意图扩大锂离子电池产能,降低生产成本。特斯拉官方表示,他们希望能创造足够多的产能,每年为 150 万辆车生产足够的电池。

如今,外界追求这类所谓固态电池技术的兴趣越来越浓,无论是面向消费者还是面向交通运输的固态电池技术都受到了越来越多的关注。去年秋季,为了加快固态电池技术的发展,美国能源部支持新一代能源技术研究的机构公布了 16 项研究奖金,其中有 300 万美元签给了 Ionic Materials。公司表示已签署多个授权协议,生产自主设计的新电池商业版本。不过,公司并未公开其合作伙伴。

汽车行业组织美国先进电池联盟(United States Advanced Battery Consortium)希望能够大幅降低锂离子电池的生产成本。研究人员认为,汽车和电池制造商的新设施与技术有助于降低成本,但却并不足以达到行业目标。

相反,Ionic 管理人员称,他们发现了一种方法,可以将电力生产成本降低到该汽车行业组织目标的五分之一以下。

能源研究组织彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)预计,在生产费用降低到足以匹配内燃机生产费用以前,电动汽车将不会得到大众市场的接纳。彭博新能源财经认为,这要等到 2025 年才能实现。

去年十二月,Ionic Materials 还介绍了一种固态材料,并表示这种材料可以提高现有锂离子电池的安全系数。公司已经证明,无论是往电池上钉钉子,还是朝电池开枪,这种电池都不会着火或爆炸。


翻译 熊猫译社 钱功毅

题图来自 IonicMaterials

© 2017 THE NEW YORK TIMES

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