不想要石头制成的电池吗？ 我们是否正在经历充电电池领域的一场新革命？ 今天就讲到这一切。
世界各地长期以来一直在展开一场旨在实现所谓绿色能源最大可能效率的竞赛。 不向大气排放温室气体的可再生能源是我们文明的未来，这一点无人怀疑。 这不再只是一个梦想，而是当今的需要。 科学家们越来越多地敲响警钟，敦促我们节约用电，尽量高效地使用电器。
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大多数设备使用电池或 电池，从老式随身听播放器到基于锂离子技术 (Li-ion) 的最新智能手机或电动汽车。 尽管它们不是非常节能和耐用，但它们已在大多数电器和技术设备中使用多年。 此外，随着时间的推移，它们的处置成为我们环境生态状况的一个现实问题。
锂离子电池几乎随处可见，因为它们便宜且性能高。 随着这些电池的成本在过去十年中显着下降，它们正成为长期使用的最可行的替代品，仅仅是因为它们的数量充足。 如今，这些电池实现了低成本和更高的能量密度，并不是通过技术突破，而是通过对制造方法、工具和效率进行简单而持久的工程优化。
然而，随着新的电力生产方法和技术的发展，对高效存储方法的需求不断增长。 在小规模上，这没有问题 - 解决方案是各种类型的电池和蓄电池，它们与电力本身一样明显是现实的元素。
它们用于为手机、各种类型的照明供电，曾经需要它们来使用手电筒或音乐播放器，尽管所有这些现在都在我们的智能手机中。 但如何储存整个家庭所需的能源呢？ 事实证明，电池在这种情况下也能派上用场。 当然，我们谈论的不是商店里流行的“手指”类型的电池，而是全新的设备，它们本身就是令人兴奋的工程成就。
长期以来，人们一直在研究开发能够在性能、成本和耐用性方面与锂离子电池竞争的新型电池。
其中许多新技术并不是全新的。 从本质上讲，它们的工作原理与锂离子电池类似，但使用不同的材料。 以下是一些最有趣的技术示例，这些技术可能很快就会彻底改变能源存储领域。
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与其他电池不同，这种类型的电池不使用液体或凝胶电解质，而是固体形式。 这种电解质通常是陶瓷、玻璃、聚合物或亚硫酸盐的形式。 固态电池效率更高，因为它们在与锂离子电池相同的尺寸下提供更多的能量。 它们具有巨大的潜力，特别是在电动汽车动力领域。
固态电池有潜力解决当今锂离子电池的上述大部分问题。 通过使用碱金属（锂、钠或钾）阳极，玻璃固态电池的能量密度可以提高三倍，从而提高阴极的能量密度并提供较长的使用寿命。 固体电解质被认为是不易燃的或至少能抵抗自燃。 固态电池的不易燃特性还降低了过热风险，使电池包装得更紧密，从而提高了设计灵活性和体积密度。
人们对这些电池寄予厚望，因为它们的使用寿命更长。 这在当今世界是一个很大的优势。
然而，固态电池目前的技术准备水平较低，基础研究仍在进行中，导致对高生产成本和可扩展性的不确定性和担忧。 挑战还在于将固体电解质引入与现代制造实践兼容的工艺中，该工艺不应影响最终产品的耐用性或成本，此外，还应增加诸如更好的能量和功率密度、更高的安全性等优势。和更高的吞吐量。
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锂硫（Li-S）电池（不要与“锂硫电池”混淆 - 这些永恒的电池是由乌克兰人的争议推动的）自上世纪 60 年代开始开发和研究，作为一种有效的设备利用可逆电化学反应储存能量。 尽管锂离子电池（LIB）技术快速发展和商业化，但在解决未来几十年锂离子电池面临的关键技术挑战方面尚未取得突破。 因此，在2000年代，锂硫电池因其低成本和高理论比能量的优势重新引起了开发商的极大兴趣。 这些指标几乎比目前锂离子电池的特性高出3倍。 低成本和高硫含量（即活性正极材料）使锂硫电池比锂离子电池更具吸引力，因为后者在正极生产中使用钴和镍等关键材料。
在锂硫电池中，阴极（电池中的两个电极之一）将由硫制成。 该元素比传统的镍和钴更加平衡。 这种电池比锂离子电池更高效。 这显然可以延长使用它们的汽车的续航里程。 可以说，这些电池的一大优点是硫是一种廉价且广泛使用的原材料。 同时，这种电池的生产工艺与锂离子电池的生产工艺非常相似，这意味着可以使用相同的设备和生产能力来生产它们。
这些类型电池的另一个优点是其制造所需的能量较少，几乎减少了 25%。 所有这些特点都可以使锂硫电池的生产非常有利可图。
事态的发展已经如火如荼地进行。 Lyten 公司在这一领域取得了特别重大的成功。 它已经拥有完整的LytCell EV电池平台。 该公司表示，其电池比当今的锂离子电池更便宜、更安全，可在本世纪中期用于美国批量生产的电动汽车。
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这种电池的工作原理是利用空气氧化铁的过程。 在充电过程中，氧化物质在称为反向氧化的过程中转化回铁。 铁空气电池预计将在不久的将来得到广泛应用，主要是因为它们的储能时间比锂离子电池长近 25 倍。
由于铁和空气的储量都非常大，这种电池的成本肯定会低得多。 据测算，它们的价格可比现有电池低10倍左右！ 不幸的是，这种电池有一个显着的缺点——由于铁氧化速度较慢，充电可能需要很长时间。
在著名的麻省理工学院（MIT）基础上诞生的初创公司Form Energy正在成功开发铁空气电池。 据开发商称，Form Energy电池比锂电池便宜十倍，并且使用世界上储量丰富的铁。 同时，铁空气电池比锂电池使用寿命更长，而且由于不易燃而更安全。
目前看到的唯一缺点是这些电池充电速度慢，这使得它们比锂电池不太可行，例如在笔记本电脑或智能手机中。 另一方面，它们是国家电网层面储能的绝佳解决方案，因为它们可以提供100小时的储能，比锂电池的续航时间长得多，锂电池的续航时间可达小时。 通过这种方式，它们可以促进大型太阳能园区和风电场的整合。
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新型电池的另一个有趣的例子是那些储存热量而不是电力的电池。 例如，以色列布伦米勒能源公司正在研究使用岩石等替代材料来储存热能。 自 2012 年以来，Brenmiller Energy 首先使用碎石发电，然后用于热能储存。 这些技术又可以用于各种目的，例如工业中。
有趣的是，利用碎石储存能量的想法并不是全新的。 拥有许多值得称赞的新技术的NASA自上世纪七十年代以来一直在测试热能存储技术。 与传统电池不同，这家以色列公司生产的电池利用能量产生蒸汽、热水或热空气。 Brenmiller Energy 表示，其名为 Tempo 的工厂将能够储存高达 35 MWh 的能源，每小时可产生 14 吨蒸汽。
这对于以色列经济非常重要，该国高达 45% 的能源相关排放来自工业供热行业。 该项目旨在取代使用传统化石燃料的蒸汽锅炉。
新的现实需要新的解决方案。 新型电池的出现将有助于节能领域技术的发展。 也许几年后，您的笔记本电脑或智能手机将不再需要每天充电，因为一次充电可以使用一个月，甚至一年。 同时，新型电池不仅可以节省能源，还有助于保护环境。
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