写于 2016-06-04 08:10:21| 美高梅娱乐场| 体育

就在三年前,科学记者Farhad Manjoo为Slate写了一篇名为“更好的电池可以拯救世界”的文章

然而,该副标题迅速削弱了标题的主张:“太糟糕了,他们不可能做到”

尽管最近推出特斯拉S,日产LEAF,雪佛兰Volt以及宣布在整个汽车领域推出一系列新型混合动力和纯电动汽车,从经济型汽车到两款保时捷豪华混合动力车Manjoo等人预见到的问题有多种: (1)汽车电池太贵; (2)在“能量密度”(单位重量所含能量)方面,它们似乎远离汽油不可逾越的距离;和(3)它们可能是危险的 - 锂电池的新兴关键材料本身不稳定,并且在空气中粉碎成粉末一个问题是湿度会使其爆炸另一个是当这些材料被限制时它能够所谓的“热失控” - 快速加热,直到它着火

因此,保持锂既冷又干是必不可少的

但这最后一个警告正是为什么锂作为电池材料具有吸引力:其危险能源是一个巨大的优势因此,在电池技术方面存在一个安静的锂电池,真正的进步已经并将继续发展在短短的几年里,由于电池的进步,化石燃料汽车将成为美学选择,而不是经济必需品

我们的城市电网将变得更加复杂但更具可预测性,可靠性和经济性在这些幻灯片中查看所有本周最佳照片电池突击电池的效率更高,汽车电池的铅酸和手电筒的镍镉与手持电子产品的锂离子电池设计没有锂离子电池,我们几乎肯定不会成为手机社会但是迈向大型设备如车辆可以节省我们能源消耗的生活的发电站充满了曾经的受害者--A123 Systems及其赞助商Fiskar Karma汽车;摩力能源; Avestor; Envia曾经担任通用汽车电动车队的首席执行官 - 所有人都失去了数百万人,几乎没有离开起步大门如果有人了解电池革命的挑战,那就是通过发明锂离子电池来解决问题的人

Exxon早在上世纪70年代,现在是纽约州北部Binghamton大学化学教授的Stanley Whittingham预测,“在10年内,每辆车都是混合动力车或电动车”他认为很多理由是乐观的

从车库商店和小型学院到哈佛和斯坦福大学以及我们的主要联邦实验室,包括阿贡,劳伦斯利弗莫尔和桑迪亚等大学的良好喂养实验室,构建更好电池的技术挑战正在引发大量资源

对德国,荷兰,法国,日本,韩国和中国的大公司来说,没有人想错过石油以来最大的新能源游戏

还有一个明确和迫切的需求塑造我们人类喷出的温室气体通过取代燃烧化石燃料的能源,电池将带来巨大的变化消费者显然需要可再生能源:例如,电动汽车和混合动力汽车的销售增长强劲更好的电池提供了两个大奖:一个是负担得起的电动车,我们移动社会的未来主干;第二种是更灵活,分散的电网,这要归功于先进的固定式电池,能够以更低的成本为我们提供家庭和工作电力供应

范围焦虑第一款电动和混合动力汽车的建议适中,在电力条件下,40-100英里(除了价格高达265英里的高价特斯拉),但只有在理想条件下

不过,即将到来的第二代产品可能会达到200英里韩国巨头LG化学公司为雪佛兰Volt和福特福克斯提供电池组,据报道,其升级的锂离子电池设计将使这些汽车在2016年达到200英里的范围,特斯拉的主席和主要股东埃伦马斯克去年8月表示,他的公司是正在研究一种新的电池,可以将汽车的续航里程提高到500英里

同时,电池成本也在下降 研究公司Navigant指出,五年前,笔记本电脑电池的价格约为每千瓦小时1,000美元;今天“价格接近每千瓦时250美元”2012年7月麦肯锡公司的报告称,到2025年,汽车中使用的先进锂离子电池价格将从每千瓦500美元降至每千瓦小时160美元,小时到2011年截止到2020年,Navigant说,电池将成为750亿美元的业务,从现在的120亿美元增加到不久的将来,电动汽车将与汽油动力汽车竞争成本马斯克表示,圣杯是100美元每千瓦时电池电量,他预计在“五到七年内”实现特斯拉与松下合作,正在内华达州斯帕克斯兴建一个价值50亿美元的“千兆厂”,以制造先进的电池,有利可图预计每年将生产500,000个电池组,这是全球锂离子电池产量的两倍

强大的秦电池有三个基本部分:两个电极 - 阳极(带负电)和阴极(正极) - 浴之间,约(或者用普通的术语说就是电池液),阴极中的离子和阳极中的电子像鱼一样游动发生化学反应当你关闭电池电路时(比如说,打开电灯开关),电子从阳极流出,通过电解槽,进入阴极,到达灯泡,在那里它们被用完

离子流向相反的方向最终的结果是一个中性状态 - 无论是死的还是可充电的电池大多数新的汽车电池是可再充电的,某些形式的锂以某种形式用于电极,钴或碳用于另一种形式,而氧化铝则用于电解质

但研究人员渴望下一件大事 - 这一发现将在电池技术上取得进展冲刺的几个主要进展表明诺言,能量密度的三到五倍,比锂离子One,铂标准,甚至理论上超过汽油作为汽车的燃料最大胆的概念,Lithiu m-air通过去除阴极的传统金属并将其替换为从空气中吸取氧原子而不是使用来自电解质的氧化物的碳来重塑电池

麻省理工学院的一个小组提供由纳米线制成的阴极 - 结构如此之短它由单个原子构成 - 实际上是由遗传改变的病毒构成的这实际上是棘手的问题在实验室中,与一般的锂离子电池相比,该设计的容量和充电速度高达三倍随着电池化学的发展,像这样的新材料将成为关键石墨烯,一个超级薄(只有一个原子的宽度厚)碳层最初由两位俄罗斯科学家在2003年在曼彻斯特大学生产(并于2010年授予诺贝尔物理学奖) ,也正在探索作为一种电极物质它是惊人的强大,灵活和导电它也可以在大规模生产成本合理 - 你可以在线订购,每克5美元在电池中, ld大大缩短了充电时间并提高了能量存储容量西北大学和阿贡国家实验室的XG Sciences和SciNode Systems都在研究石墨烯电池SciNode说它的阳极可以提供三倍或更多的存储容量根据中国新华社的报道,另一个很有希望的变化是锂硫设计,它用廉价的硫代替价格昂贵的钴,并提供更高的能量密度劳伦斯伯克利的科学家们提出了一个石墨烯倡议设计的锂离子电池的能量密度增加了一倍,潜在成本低至每千瓦时100美元

需要做更多的工作,但这种方法非常接近于在自己的游戏中敲打汽油

在其他地方,磷酸盐设计完全免除锂在中国,汽车制造巨头比亚迪推出了磷酸铁锂电池e6我们的出租车范围为185英里它是基于电池比亚迪称铁(铁的元素符号)比亚迪个人使用的汽车,新的秦,是最大的电力输出223千瓦的混合动力车,只是短的特斯拉S型号经过10000次充放电循环后,铁电池仍保留其容量的70%,例如公司测试那是27年的日常充电 起床,站起来同时,我们可能正在接近固定式储能的黄金时代

不需要移动的电池将重量要求排除在等式之外,这意味着开发人员可以使用更重,更少的外来材料和更便宜的材料

通过从风力涡轮机和太阳能电池阵列等可再生能源收集非高峰能源来提供备用电力并降低成本,从而使我们的电网更加可靠,从而避免峰值能量成本高峰

这些设计倾向于反映汽车所做的工作,值得注意的例外Aquion总部位于匹兹堡,专门从事微电网,涉及太阳能,风能或其他可再生能源发电的当地全电力解决方案,其领先的电池成本与旧式铅酸电池大致相同,但持续两倍长在麻省理工学院,唐纳德Sadoway和他的团队已经开发出一种持久的固态电池,他们说这很容易缩放材料是普遍的和便宜的,但设计n是完全创新的:它们全部保持液态,加速电子和离子的交换,并且电池保持在高温(350华氏度或更高) - 通过重绝缘,但仍能产生75%的能量效率超过内燃机的两倍这是剑桥Ambri公司生产的,它说电池将持续几十年,几乎没有退化 - 即使在完全放电的情况下,它也能以98%的容量投射10,000个周期

这是巨大的

明年,原型机将前往四个州进行现场测试诀窍在于与当地的电力公司竞争,而先进的电池还没有到位

但是,如果他们只是做“调峰” - 在峰值需求时间内为电网增加额外的电量,可以翻一番甚至三倍(通常在下午晚些时候) - 他们会很快为自己付出当然,还有很长的路要走正如电池先锋惠廷汉所说,“我们只是抓了表面上“但是随着世界尽一切努力摆脱对化石燃料的依赖,毫无疑问,电池将在我们的日常生活中扮演越来越重要的角色,并且可能有助于拯救地球2014年12月14日:本文的前一版本错误地指出,犹他州斯帕克斯计划中的特斯拉“Gigafactory”预计每年将生产500,000个电池它实际上在内华达州的斯帕克斯,预计一年将生产500,000个电池组