雖然獲得更大的技術(shù)突破可能還有十年之久，但鋰離子電池可以為電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)巨大的飛躍。

雖然鋰離子電池正在經(jīng)歷一個(gè)歷史性的規(guī)模擴(kuò)張，但研究人員也在致力于尋求鋰離子電池技術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)的下一個(gè)突破。

而巨大的技術(shù)突破可能會(huì)讓電動(dòng)汽車(chē)一次充電可以駕駛更長(zhǎng)的時(shí)間，并且更安全的運(yùn)行。而為電網(wǎng)供應(yīng)更好的電池可以?xún)?chǔ)存更多的能源，從而可以部署更多的風(fēng)能和太陽(yáng)能設(shè)施。

美國(guó)能源部高級(jí)能源研究計(jì)劃署（ARPA-E）項(xiàng)目主管PaulAlbertus表示：“這類(lèi)概念的競(jìng)爭(zhēng)正在在世界范圍內(nèi)進(jìn)行。”該項(xiàng)目的重點(diǎn)是早期階段，開(kāi)展可能對(duì)能源出現(xiàn)重大影響的能源研究。

不久前，Albertus和他的同事SueBabinec在《自然》雜志上發(fā)表了一篇文章，研究鋰金屬電池的研究狀況和未來(lái)的挑戰(zhàn)。

鋰金屬電池，顧名思義，使用鋰金屬作為電池負(fù)極部分。鋰離子電池具有在充電和放電時(shí)使離子來(lái)回穿過(guò)電解質(zhì)的負(fù)電極和正電極。石墨通常用于當(dāng)今鋰離子電池的負(fù)極。但通過(guò)用鋰金屬取代石墨，電池可以?xún)?chǔ)存更多的能量。

根據(jù)《自然》雜志公布的文章，鋰金屬電極可以使鋰離子電池的比能量提高35％，能量密度提高50％。這可能會(huì)讓一個(gè)電池可以達(dá)到每千克350或400瓦時(shí)或每升1000瓦時(shí)的比能量。

目前的鋰離子電池組的比能量為每千克約150瓦時(shí)，能量密度接近每瓦250瓦時(shí)。

美國(guó)能源部的目標(biāo)是為電動(dòng)汽車(chē)電池組尋找儲(chǔ)能選項(xiàng)，每千克為235瓦時(shí)或每升500瓦時(shí)。

近年來(lái)，ARPA-E項(xiàng)目啟動(dòng)了一項(xiàng)名為IONICS的儲(chǔ)能計(jì)劃，為鋰金屬電極等領(lǐng)域的早期研究供應(yīng)資金補(bǔ)助。使用ARPA-E補(bǔ)助金在鋰金屬電極上工作的實(shí)體包括24M公司、IonicMaterials公司、PolyPlus電池公司，以及愛(ài)荷華州立大學(xué)。

Albertus和Babinec在報(bào)告中指出，鋰金屬電極結(jié)合試圖用固體材料（而不是液體）制造電池電解質(zhì)的研究有朝一日會(huì)成為鋰離子電池的繼任者。固體電解質(zhì)可以讓電池不再易燃，操作更安全。

然而，實(shí)現(xiàn)電池的技術(shù)突破并不容易。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，全球的科學(xué)家們一直在研究鋰金屬電極，而大型電池公司、政府實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)業(yè)公司的研究正在進(jìn)行。

雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟日前宣布對(duì)IonicMaterials進(jìn)行戰(zhàn)略投資，希望開(kāi)發(fā)下一代電動(dòng)汽車(chē)電池。固態(tài)電池是電動(dòng)汽車(chē)的最終目標(biāo)，因?yàn)樗哂懈吣芰棵芏龋⒏纳粕嵝阅堋ＸS田和菲斯克等公司也在尋求開(kāi)發(fā)固態(tài)電池的更大的潛力。

有一些小型鋰金屬電池在醫(yī)療行業(yè)有了一些小范圍的應(yīng)用用，但是還沒(méi)有人能夠?qū)㈦姵財(cái)U(kuò)展到可以為汽車(chē)供電或?yàn)樘?yáng)能發(fā)電場(chǎng)保存電能并將其實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的程度。

在“自然”雜志刊載的文章中，作者強(qiáng)調(diào)了電池研究人員在進(jìn)行這些類(lèi)型的項(xiàng)目時(shí)應(yīng)該關(guān)注的參數(shù)。他們還指出了防止假陽(yáng)性，消除所謂的“枝晶”，或可能在電池內(nèi)部生長(zhǎng)的晶須狀鋰并導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題的方法。

在Albertus和Babinec的報(bào)告中，使用合適的低成本部件，鋰金屬電極電池可以達(dá)到每千瓦時(shí)100美元的成本。保持低成本（低于當(dāng)前鋰離子電池的成本）將是推出新電池的關(guān)鍵。

Albertus說(shuō)，與一些被廣泛采用的電池技術(shù)不同，比如將硅用于鋰離子電池的陽(yáng)極，鋰金屬電池的技術(shù)成熟可能還有十年的時(shí)間。

“有關(guān)技術(shù)突破，人們是不能按部就班就可以達(dá)成的，要經(jīng)過(guò)大量的努力。”Albertus補(bǔ)充說(shuō)。