在過去的十年中，從電池中獲取電力的閉環(huán)離網(wǎng)住宅的想法已經(jīng)從一個不可能實現(xiàn)的愿望變成了許多房主的一個非常現(xiàn)實的選擇。推動這種變化的原因可能會讓您感到驚訝。在過去幾年中，電池技術(shù)的驚人進步改變了這些離網(wǎng)電池系統(tǒng)的有效性、效率和商業(yè)可用性。

從提高充電和儲能效率到更高效的太陽能電池板來更換這些離網(wǎng)電池；今天的家庭充電系統(tǒng)確實優(yōu)于以前的離網(wǎng)能源時代。反過來，這使得家用電池系統(tǒng)的前景對房主來說更具吸引力，他們不僅希望節(jié)省經(jīng)常性電費，而且還尋找傳統(tǒng)電源的彈性替代品。

固態(tài)與鋰離子

過去幾年電池技術(shù)中最具影響力的創(chuàng)新之一是固態(tài)電池的商業(yè)可用性。為了展示固態(tài)電池技術(shù)相對于傳統(tǒng)鋰離子電池的巨大潛力，重要的是我們首先討論鋰離子在電池市場中的地位。

鋰離子

鋰離子電池長期以來一直是電池的主食。在非常初級的水平上，鋰離子電池采用以下基本電池化學技術(shù)。

充放電循環(huán)的化學變化。

在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，陽極和陰極由液體電解質(zhì)溶液隔開。在為鋰離子電池充電時，電子通過導線從陰極側(cè)分離到陽極側(cè)。這是通過向電池充電并引發(fā)電化學反應來完成的。充電后，電子會以較高勢能狀態(tài)“儲存”，因此，當您將電池連接到新電路時，電子可以放電到較低能量狀態(tài)，同時在此過程中為電路內(nèi)的電子設備供電。

固體狀態(tài)

在鋰離子電池的基礎(chǔ)上，固態(tài)電池以相同的方式構(gòu)建，但是，在這些電池中，液體電解質(zhì)被固體電解質(zhì)代替。固態(tài)電池中的典型材料是陶瓷、氧化物、硫化物和磷酸鹽，以促進這種設計。

固態(tài)電池的好處

要了解固態(tài)電池的效率，從而了解固態(tài)電池相對于鋰離子電池的價值，重要的是要解決一些關(guān)鍵問題。在這里，尺寸（或能量密度）、重量和電荷等指標對于理解固態(tài)電池比鋰離子電池的效率提高至關(guān)重要。

尺寸：固態(tài)電池能夠產(chǎn)生比當今鋰離子電池高2.5倍的能量密度。在這里，這意味著在相同尺寸的限制下，固態(tài)電池可以存儲和傳輸2.5倍的能量。

重量：由于固態(tài)電池提供的能量密度是當今鋰離子電池的2.5倍，因此它們可以將有效載荷減輕2.5倍。

充電時間：固態(tài)電池不僅能量密度更高，而且充電速度也比當今的鋰離子電池快得多。事實上，今天的固態(tài)電池的充電速度是當前鋰電池的四到六倍。

將所有這些因素結(jié)合在一起，能夠在更小的空間內(nèi)存儲更多能量，同時充電速度更快。這一切都表明當今市售的離網(wǎng)電池滿足了當今現(xiàn)代家庭的能源需求，同時被封裝在商業(yè)上可行的離網(wǎng)家用電池中。

鋰二氧化碳電池

最近，伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一項電池技術(shù)，該發(fā)現(xiàn)將徹底改變離網(wǎng)電池技術(shù)。2019年底，一組研究人員展示了他們設計的第一個鋰二氧化碳電池。這項由機械和工業(yè)工程副教授AminSalehi-Khojin領(lǐng)導的技術(shù)證明了許多電池科學家多年來一直追求的理論設計的成功。PerSalehi-Khojin，“我們獨特的材料組合有助于制造第一個具有更高效率和更持久循環(huán)壽命的碳中性鋰二氧化碳電池，這將使其能夠用于先進的儲能系統(tǒng)。”

這一創(chuàng)新標志著鋰二氧化碳電池發(fā)展的重大進步，推動了更高效、更有效的離網(wǎng)存儲系統(tǒng)的發(fā)展，并有望提供高效、環(huán)保的電池存儲機制。

鋅錳電池

來自阿德萊德大學化學工程與先進材料學院的另一組研究人員趙東亮和喬世章教授透露了他們最近關(guān)于一種新電池方法的電池創(chuàng)新研究。

基于無毒鋅和錳的化學機制，這些電池研究人員能夠展示一種新的電池技術(shù)，該技術(shù)是在更便宜的材料上設計的。事實上，Chao和Qiao的電池技術(shù)承諾成本只是開發(fā)傳統(tǒng)鋰離子電池的一小部分。據(jù)研究小組稱，他們認為這些鋅錳電池每千瓦時的成本約為10美元，而傳統(tǒng)鋰離子電池的成本為每千瓦時300美元。

這說明什么？隨著新的創(chuàng)新電池技術(shù)，如超和喬的鋅錳電池，消費者將開始看到離網(wǎng)電池存儲的價格下降。

結(jié)論

在固態(tài)電池相對于鋰離子電池的創(chuàng)新、鋰碳電池的進步和鋅錳的進步之間，可以合理地假設離網(wǎng)電池存儲的商業(yè)可行性正在經(jīng)歷一場大規(guī)模的技術(shù)改革.基于當今的電池技術(shù)甚至在過去幾年中已經(jīng)從根本上改變了消費者利用離網(wǎng)電池的方式這一事實，我們幾乎肯定會看到離網(wǎng)電池存儲在消費者家中的采用率大幅增加。