鋰空氣電池在未來可能會打敗鋰離子電池

卡內基梅隆大學的技能上升曲線顯示，要與鋰離子電池競爭，要掌握多少新技能。

每隔幾周，我們就會看到有關電池技術圣杯的最新消息，這種技術將使我們能夠在幾分鐘內為智能手機充電，駕駛電動汽車行駛數百英里，并開發出存儲可再生能源的廉價、可靠的方法。

但這些改變游戲規則的電池似乎并沒有在頭條之外的地方留下自己的印記。這是怎么回事?

卡耐基梅隆大學機械工程學院的助理教授VenkatViswanathan也提出了同樣的問題。在最近發表的一篇論文中，他和他的同事提出了一個炒作周期，量化電池化學研究的進展。

研究人員統計了新發表的有關特定電池化學機制的技能論文，以確定該技能在技能上升曲線中的位置:畢竟是從起點和希望的頂峰到穩定的生產周期。畢竟，鋰離子電池就在那里。

這個圖表顯示了一些不同類型的電池技能。錳離子電池、鈉離子電池和鋰硫電池的工作原理都與鋰離子電池相似，但在能量密度(選擇電池的大小或重量)和成本方面，它們有可能擊敗鋰離子電池。例如，由于價格低廉，硫鋰離子電池有可能比現在的鋰離子電池便宜得多。但今天的鋰硫電池不穩定，容易大幅降低能源效率和自放電。此外，當離子通過電池時，鋰硫電池的電極可能會膨脹80%，因此很難找到保持電池形狀的材料。但是鋰硫電池，一種最有前途的技術，已經被發展得超出了維斯瓦納坦和他的學生所稱的希望的頂峰。

除了鋰離子電池外，鋰空氣電池是唯一一種跳過泡沫破裂低谷，走向啟蒙式復蘇的電池。鋰空氣電池擁有完全不同的儲能技術，有很大的潛力打敗鋰離子電池。電池使用金屬鋰作為負極，并直接與空氣中的氧氣在正極發生反應。由于其中一種反應物是空氣，理論上，電池只需一半的材料就可以儲存與其他電池相同的能量，而且它的組件可以減半。這一優點對電動汽車特別有意義，因為它具有小電池組的優點。但是鋰空氣電池在成本和壽命上要與傳統鋰離子電池相匹敵還有很長的路要走。

維斯瓦納坦研究的價值在于幫助我們預測不同電池技能的發展階段。盡管創新技術層出不窮，鋰離子電池仍然是便攜式電子產品、電動汽車和電網設備的贏家。也許在幾年內，我們將看到鋰空氣電池超過鋰離子電池，電動汽車將比汽油和柴油汽車更具競爭力。但鋰空氣電池仍在上升中，要達到鋰離子水平還有很長的路要走，更不用說與化石燃料競爭了。

作者簡介:RobertFares是德克薩斯大學奧斯汀分校的博士后研究員，重要研究新能源技術對經濟和環境的影響。