供电动汽车使用的液体燃料——液流电池

能源：供电动汽车使用的液体燃料

要让电动汽车跑上数百千米而中途不用充电，提高电池性能是关键。但现有技术的改进却始终是小打小闹，突破性进展总让人觉得遥不可及。不过，采用一种新方法来安排现代电池的内部架构，有望使电池容量翻一番。

这个想法由麻省理工学院教授蒋业明(Yet–MingChiang)提出，他在度假时想到了这个创意，并与别人合作创办了A123系统公司。蒋业明认为，推动电解液穿过电池的所谓“液流电池”具有一些极佳的特性，而现今最高水平的锂离子电池，即已经在日常电子产品中普遍使用的那种电池，则有较大的能量密度，如果能找到一种方法把两者的优势结合起来，那会怎样呢?

液流电池将电能存储在电解液槽中，它的缺点是能量密度较低。其优点则是大小随意，扩容易如反掌：要提高电池容量，只须建造更大的储能液槽即可。

蒋业明与同事打造出了一种新电池的工作样品，它的能量密度与传统的锂离子电池相当，但其储能载体实质上则是与液流电池一样的液体。此载体外观如黑色泥浆，内含纳米级微粒及储能金属颗粒，蒋业明称它为“坎布里奇原油”(Cambridgecrude)。

如果在电子显微镜下观察坎布里奇原油，会看见许多微尘大小的颗粒，其材料与构成许多锂离子电池负极和正极的材料相同，分别为锂钴氧化物(正极)和石墨(负极)。

在这些悬浮于液体中的相对较大的颗粒之间，是一些由碳构成的纳米微粒，它们正是此发明的“秘密调料”。纳米微粒集聚起来打造出一个海绵状的网络，形成一条条把存储着离子和电子的较大电池颗粒连接起来的“液体导线”。在其流动时，纳米组分也始终维持着电子运动的路径，使电子在各个储能载体颗粒之间畅行无阻。

新电池的工作载体可以流动，这诱发了一些美好的憧憬，比如安装了这种电池的汽车驶入服务站后不用充电，直接加坎布里奇原油即可。蒋业明的合作伙伴、麻省理工学院的W·克雷格·卡特(W.CraigCarter)提出，用户或许可以更换一种状如燃气罐而内装电解液的装置，而无须在插座上充电。但是，将充电电解液注入或取出电池，并非蒋业明眼下着力开发的首项产业化应用。他已经同卡特及实业家斯鲁普·怀尔德(ThroopWilder)合作创建了一家名为24MTechnologies的新公司，将其团队的研发成果推向市场。对于该公司即将推出的第一款产品，卡特与蒋业明皆守口如瓶，但他们强调，这些电池完全适合于电网储能等应用场合。蒋业明指出，即使储电量不大，也可能对风能及太阳能等间歇性能源的性能产生显著影响。以他的设计为基础的大规模储能电池的能量密度至少将达传统液流电池的10倍，这样电池可做得更加紧凑，成本也可能更低。

不过，坎布里奇原油要实现产业化应用，还有很长一段路要走。一所重点科研院校储能工程的负责人指出：“对此持怀疑态度的人可能会说，他的新设计遇到的棘手向题，要比某种潜在解决方案带来的好处多得多。”将电解液泵送过电池槽需要增添机械装置，从而加大系统的重量，这当然让人不爽了。“泵、储能缸、管道等的重量和体积，以及电解液和碳添加剂等额外所需的重量和体积加在一起，可能使这项技术在重量上超过现有技术水准的电池。”此外，随着时间的推移，经过多次充放电之后，它的稳定性可能也不及传统锂离子电池。

更根本的问题在于，这种新电池的充电太慢，据卡特说要比传统电池慢上2～4倍。

这对汽车来说是个令人头疼的事，因为汽车需要快速传送动力。一种解决办法是让这种电池与传统电池或超级电容器(它可在几秒内释放出所存储的电能)搭配使用，在刹车和加速期间由后者提供缓冲的传动。

但这种新方案仍然大有潜力。美国爵硕大学材料工程师尤里·高果奇(YuryGogotsi)指出，将能量存储在“微粒型流体”中的装置应该与几乎任何一种电池化学体系相容，从而使它对电池行业未来的革新起到推动作用。高果奇说：“它为电池设计开辟了一条新路。”