回顧2019年，我們見證了可以在10分鐘內(nèi)給電動汽車充電的技術(shù)，可以將二氧化碳從空中吸走的電池，以及世界上最大的電池……電池技術(shù)的神奇作用哪里又是一下能探索窮盡的呢？今天，一起來看看《科學(xué)》總結(jié)的2019年電池行業(yè)6大突破性進展：

1、高溫條件下可充電的電池

賓夕法尼亞州立大學(xué)的新型快速充電電池設(shè)計用于在140°F（60°C）的溫度下加熱僅10分鐘，然后迅速冷卻至環(huán)境溫度。

理想情況下，為我們的移動設(shè)備和電動汽車供電的鋰電子電池在充電時需要保持在一定的溫度范圍內(nèi)，否則會存在退化的風險，并且使用壽命會短得多。但是，如果我們能夠安全地進行充電，則可以在較高溫度下實現(xiàn)這一操作，并從中獲益甚多——比如大大縮短充電需要的時間。

今年10月，賓夕法尼亞州立大學(xué)的一個研究人員團隊演示了一種新型電池來吸收熱量。科學(xué)家通常認為在60°C（140°F）左右給電池充電是不當?shù)?，但該研究中，他們的設(shè)備僅在10分鐘內(nèi)就可以達到這些溫度，然后迅速冷卻，直至有害影響得以遏制。

（圖源：賓夕法尼亞州立大學(xué)）

突破的重點是薄的鎳箔，科學(xué)家將其附著在電池的負極端子上，以使其在電子流過時迅速變暖，然后再次迅速冷卻。通過這種方法，團隊可以在1,700個循環(huán)中的這些溫度下安全地為電池充電?？茖W(xué)家說，這樣做的效率如此之高，相當于在短短10分鐘內(nèi)為200至300英里（320至480公里）范圍內(nèi)的電動汽車充電。

2、可吸收二氧化碳的電池

今年10月，麻省理工學(xué)院的一個研究人員團隊演示了一種新型電池，該電池具有從周圍空氣中收集二氧化碳的能力。該設(shè)備被稱為電擺電池，它使用一堆電極涂覆了稱為聚蒽醌的化合物，從而使它們能夠吸收恰好在附近的CO2分子。

當電池充電時，該過程自然發(fā)生，直到電極充滿CO2。此時，可以將其釋放以釋放CO2分子，以供收集和用作工業(yè)產(chǎn)品。該小組表示，實驗室的測試表明，電池可以持續(xù)7,000個充電周期，耗能下降30％。現(xiàn)在，它把目光投向了20,000-50,000個周期。

上圖就是麻省理工學(xué)院（MIT）的新設(shè)備?？梢詫⒖諝饣驘煹罋獗萌朐O(shè)備（底部），該設(shè)備從其中捕獲二氧化碳（紅色），僅剩下新鮮空氣（藍色）出來。設(shè)備裝滿后，可以將其沖洗掉并捕獲為純凈的二氧化碳以用于工業(yè)用途。（圖源：MIT）

3、第一個能夠完全可重復(fù)充電的鋰-二氧化碳電池

尋找新的和改進的電池設(shè)計需要探索新成分的潛力，而一位科學(xué)家一直在探索二氧化碳。鋰-二氧化碳電池的能量密度是鋰離子電池的7倍以上，但是到目前為止，開發(fā)出可以反復(fù)充電的版本非常困難。

這是因為在充電過程中，電池催化劑上會積碳過多。9月，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校（UIC）的科學(xué)家報告了解決此問題的方法，證明了他們所稱的第一個能夠完全充電的鋰-二氧化碳電池。

該電池利用內(nèi)置在陰極中的二硫化鉬的“納米片”以及由離子液體和二甲基亞砜組成的混合電解質(zhì)。這種材料組合防止了碳在催化劑上的復(fù)雜堆積，并使電池能夠在500個連續(xù)循環(huán)中進行充電。

芝加哥伊利諾伊大學(xué)在電池化學(xué)方面的這一突破，可能會帶來更綠色的儲能設(shè)備。

4、具有熔融硅核心的電網(wǎng)級儲能

風能和太陽能等可再生能源可以產(chǎn)生大量電力，但它會存儲該電力，以備不時之需。早在4月，澳大利亞初創(chuàng)公司ClimateChangeTechnologies（CCT）推出了它認為是一種解決方案的解決方案，它是一種比標準的鋰離子供電電網(wǎng)存儲方案更有效的解決方案。

其熱能設(shè)備（TED）被稱為世界上第一個可工作的熱電池。它是一種模塊化電池，可以從任何來源饋電，并用它來熔化絕緣室內(nèi)的硅。然后，熱機可以根據(jù)需要提取此能量以供使用，每個TED盒都可以存儲1.2MWh，而各個單元都可以連接起來，以制造尺寸可能不受限制的電池。

根據(jù)CCT，該系統(tǒng)的一大優(yōu)點是熔融硅不會像鋰那樣降解。在測試中，該公司表示其電池在3,000個測試循環(huán)中均未顯示出退化跡象，并且預(yù)計它們可以使用20年或更長時間。除了使用壽命長之外，據(jù)稱TED電池每單位容量可存儲的能量是鋰離子電池的六倍，價格約為其價格的60％-80％。

5、能量密度翻倍更“輕巧”的鋰離子電池

鋰離子電池可以攜帶足夠的能量來維持您的手機一天的工作時間，或者通過咖啡館的筆記本電腦為筆記本電腦供電，但用于運輸時會受到限制。這是因為與傳統(tǒng)燃料相比，汽車和飛機上內(nèi)置電池的能量密度還是遠遠不夠，這意味著如果電池體積和重量達不到一定程度往往就很難持續(xù)長途飛行。

上個月，通過澳大利亞迪肯大學(xué)前沿材料研究所提出了一個有希望的方案。科學(xué)家們演示了一種新型電池，該電池具有由市售聚合物制成的固體電解質(zhì)。據(jù)相關(guān)人士稱，這構(gòu)成了“科學(xué)界中無液體和高效地運輸鋰離子的第一個清晰有用的例子”。

通過避開容易著火的揮發(fā)性液體電解質(zhì)，電池應(yīng)該更安全，但其潛力并沒有止于此。研究人員說，這種類型的設(shè)計最終還將允許使用鋰金屬陽極，這可以使鋰電池的密度增加一倍。這可能會帶動電動汽車、電動飛機實現(xiàn)更遠、更持續(xù)的航程。

6）全球最大的電池明年將增長50％

2017年，特斯拉贏得了建造世界上最大的鋰離子電池的合同，為南澳大利亞州提供了129MWh的額外存儲容量，最大輸出功率為100MW。

如今，Neoen和南澳大利亞州政府已經(jīng)與特斯拉達成了另一項協(xié)議，進一步增加了64.5MWh的容量和50MW的輸出，這將使世界上最大的電池尺寸增加約50％。升級計劃于2020年中期進行。