为了能将这一技术实用化,我们必须要获得关键的突破:改善正极架构以便更好地保留活性材料或者开发新的电解质,这样不会将活性材料溶解到其中。

  为了能将这一技术实用化,我们必须要获得关键的突破:改善正极架构以便更好地保留活性材料或者开发新的电解质,这样不会将活性材料溶解到其中。

  而锂-空气电池也面临着类似的困难,这些问题都是来自于电解液和空气的反应。另外,在这两项技术中,锂电极的保护还是一个有待解决的问题。

  钠能拯救世界?

  上面提到的几种电池中,锂都是电池中的一种关键元素。尽管锂确实是一种很丰富的元素,但是锂的分布非常分散,采取难度较大,所以锂还并未实现全球范围的商业开采。所以目前只有在相对丰富的矿产中才能实现商业开采,目前世界上的大部分锂都来自于高浓度的盐湖的卤水,其中大部分都位于南美洲的安第斯山脉。

  除了相对困难的提取,在美国你到处都能买到6美元一千克的碳酸锂,而因为一辆电动汽车所需要的碳酸锂也不过3千克,所以到目前为止,锂的成本还不是一个大问题。  

南美的盐湖

  南美的盐湖

  锂电池上的最大担忧是地缘政治上的问题:每一个国家都在寻求能源独立,从化石燃料过渡到锂电池只是把能源依赖从中东转移到南美洲而已。

  取代锂的一个可能的解决方法是使用钠,毕竟地球上的钠比锂要丰富2000倍。

  从电化学的角度来看,钠和锂是完全可以相互媲美的,所以钠也是一个很好的候选者。钠离子电池的研究近来也屡见报端,目前来看,一旦钠离子电池实现商业化,性能方面应该可以达到和锂离子电池相当的水平。

  尽管在成本和性能上,钠离子电池并没有什么本质上的提升。但是这却能给各个国家带来更大的自主权,让它们依靠自己的资源生产电池。

  没有万能的良方

  不管什么新兴技术,在安全问题上都有和锂离子电池一样的顾虑。电池安全的主要威胁是易燃性溶剂类电解质,但没有它们,电池的电压要达到2V都很困难。

  事实上,因为水在高于2V的电压下会分解称氢气和氧气,所以3V量级的锂电池和钠电池中使用了昂贵易燃的碳酸酯溶剂来作为电解质。其它的选项包括无溶剂电解质,但却不能提供足够好的导电性能,无法应用在高功率的应用中,所以也没能实现商业化。

  幸运的是,现有的锂离子电池技术出现意外起火的概率大约为4000万分之一。尽管风险并不能完全避免,但可以通过工程控制和保留式设计可以尽可能保证不出现事故。

  种子,目前的锂离子电池提供了相当好的性能。新兴的化学电池技术(锂硫电池和锂-空气电池)有彻底改变便携式能量储存的应用潜力,但这些技术都还处于实验室研究阶段,未来到底会如何发展还有待检验。

  对于电站式的储能应用(比如用于储存风能和太阳能),其它类型的电池(如高温钠硫电池或氧化还原液流电池)则可能因为可持续性和成本效益上原因成为锂离子电池的候选项。

[责任编辑:陈语]

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