逐步改进锂离子电池

如果绿色能源永远取代化石燃料，便携式电力需要变得更有效和更便宜。然而，随着电子产品变得更强大和更小，电池正在努力跟上步伐。在很大程度上，这是因为越来越难以将更多的能量装入轻质锂离子电池中，同时也使它们更便宜。

许多汽车公司正在生产300公里范围内的电动汽车。成本已经下降，但他们面临的最大问题是他们的电池成本仍然太高，同时电动汽车比使用汽油的同类汽车贵。只有找到降低电池成本的方法才能够使更多人愿意使用更加绿色环保的电动汽车。

当然，问题不仅限于汽车。它也会影响房屋。虽然电网上有一些区域锂离子电池可以在价格上竞争-例如在加利福尼亚，其成本低于必须建造昂贵的长距离输电线路-但是这些电池对普通屋主来说还是成本太高。

比方说，我们想在房子屋顶上安装太阳能电池，在车库里放电池，那么这些电池的成本必须相当低，才能达到经济意义-每千瓦时350元，甚至每千瓦200元电力成本非常低的国家的小时数，麻烦的是，今天的电池成本约为每千瓦时1400元。价格必须下降四到五倍。

解决方案是逐步改进锂离子电池，寻找使其能够以更低的价格存储更多能源的方法，同时使用新材料进行创新。

正在探索的一个领域是固态器件，其中液体电解质电池被固体替代。首先，这种设备更安全。虽然液态锂离子电池如果过热会迅速点燃，但正在研究的更稳定的固态版本代表了回归过去，尽管有可充电的电池可以使用。

但二十到三十年前，我们所有人都曾经戴过装有锂金属电池的手表。我们的手电筒和相机都配有锂金属电池。但他们是不能充电的。

试图给这些固态电池充电会导致锂形成树枝状针状结构-最终会使电池短路，从而加热电池并引起火灾。为了弄清楚如何解决这个问题，有必要考虑像树根这样的树突。

你可以阻止根长大：你只需要在它旁边放一块厚钢板。我们总能找到机械上非常坚固的材料来装入电池并阻止树枝状晶体的生长。一直以来，问题一直是材料的导电性太差。

但几年前，日本的研究人员发现，亚硫酸盐基玻璃材料不仅强度足以抵抗枝晶，而且具有很高的导电性。这些可能提供解决问题的方法，并有助于开发可充电固态锂电池。

科学家们一直在对其机械和电化学特性进行建模，看看是否能够获得正确的功率密度，他们还做了一些经济模型，试图找出未来电池的成本。如果我们能制造一个带有锂阳极和阴极的亚硫酸盐基玻璃的锂金属电池，这种廉价的材料，可以让我们达到500元一千瓦左右时。这是一个关键的门槛：那就是我们可以让电动汽车与燃气汽车保持差不多的价格竞争力。

人们还在继续一些其他的尝试，如镁离子电池。镁的电荷加2，这意味着与锂相比，它可以存储两倍的电子数。当涉及到能量密度时，这是一个巨大的优势，甚至可能在一天结束成本问题。但是很难找到对这些离子有良好导体的材料，人们也将氧气视为阴极材料，但通常只需几次充放电循环就会失效了。

电池技术对于绿色能源的起因至关重要，电池技术必须具有成本效益才能取得成功。这一趋势当然正朝着正确的方向发展。但是，电池可以与化石燃料充分竞争作为能量存储器还需要一段时间。