这个科技产品，或许是驱动未来世界的能量
这个让人觉的不够 “cool” 的科技产品，或许是驱动未来世界的能量http://mt.sohu.com/it/d20170223/127074685_413981.shtml?loc=2&cate_id=880
人们可能觉得电池是整个科技领域里最不起眼的产品，但它或许将会驱动这个世界的未来。 http://img.mp.itc.cn/upload/20170223/87a3f15b7d5d4faeb3daceea9155be1e_th.jpeg 智能手机越做越薄，但是它所使用的电池技术依然没有得到升级，在追求极端设计的情况下，体积一成不变的电池塞进一个比其厚不了多少的机身内，后果可想而知（还是没忍住斜眼看了 Note 7）。同样的，笔记本电脑的处理器差不多每两年甚至一年就会进行一次升级，但电池容量仅会比之前增加一点点。 在人们生活中最常用到的是锂电池。而锂电池最大的问题就是它易损坏。如果你有一台诺基亚扔在一边好久不用，电量已经耗尽，突然有一天你一个怀旧感上头，扒出来将它充满电，你在等待它重新点亮屏幕的同时，这种深度放电和再充电会给锂电池带来很大的物理破坏，随着时间的推移这将会损坏电池的性能，当然，日常的充电放电也会随着次数增加而加快锂电池的损坏。 然而，在未来的供电场景里，电池是必不可少的，电动汽车，工业规模的太阳能农场等等都离不开电池。在过去五年里，存储能源的成本下降了一半，越来越多的大公司开始对技术进行大胆的投资，最具代表性的就是特斯拉 “gigagactory” 电池工厂。可在人们日常生活中最常用到的锂电池，价格依然较高且不稳定。也正因如此，越来越多的新型燃料电池便一直在研发当中。 想要一块便宜又不会炸的电池，但… “现在最大的问题仍然是电池价格过高，” ARPA-E（Advanced Research Projects Agency-Energy，美国政府机构，负责促进和资助先进能源技术的研究开发）副主任埃里克•罗尔芬（Eric Rohlfing）说。2012 年《自然》杂志的一项调查研究中指出，美国人平均每月只愿支付约 13 美元以确保用可再生能源来供电，因此电池不能再涨价了。 http://img.mp.itc.cn/upload/20170223/794fd13fb904496182f500c96554623c_th.jpeg 而对于公用设施的用电，美国人对供电的平均支付水平意味着，如果提供电网级能量的存储，其成本不能超过每千瓦时 100 美元。自 2009 年奥巴马政府上台，ARPA-E 就已投入 8500 万美元用于研发能够实现这一目标的新电池。 然而，“每千瓦时 100 美元” 这个目标在电力行业来看近乎荒谬。因为到现在为止，连每千瓦时 700 美元的目标都还没有达到。虽然上述目标到现在都没有实现，但它已经成为了整个电力能源行业的目标。 http://img.mp.itc.cn/upload/20170223/27486f29c2f64857b71f2cfc7fbe9c6e_th.jpeg （太阳能和风能） 此外，便宜的能源不一定可靠。可再生能源在持续供电的能力上或许没有化石能源可靠，如果用电需求突然增加，大规模启用太阳能发电是不现实的。太阳能供电的峰值在白天，而其供电能力随着云的移动不断变化，到了夜间就只剩下白天所存储的能量了。而风力发电的可预测性就更低了。利用可再生能源发电，使得电网变得不稳定，发声爆炸的可能性虽然不高，但可能会导致更加频繁的停电问题。 想造出便宜且可靠的电池，绝非易事。 有人在为新型电池努力着 “我们一直没有更好的电动汽车的原因是我们没有合适的电池，” MIT（麻省理工学院）的萨杜威（Sadoway）说。萨杜威对铝金属的冶炼有过一些经验，而他在思考冶炼铝的过程是够可以成为一种新型电池的模型。铝的冶炼是一个非常廉价和能源密集型的过程，通过该过程，纯净的金属得以从矿石中被提取出来。 http://img.mp.itc.cn/upload/20170223/05af75c0ea134984aeb751192015fa83_th.jpeg （萨杜威研制的电池原型） 但重点并不是对金属的提取，而是整个提取的过程。在萨杜威看来，如果能将整个提取金属的单项过程在密闭的环境中进行循环，在这个过程中所产生的能量或许能够被存储并使用，他把这称作 “熔融电池”。 但在上述过程中，“熔融电池” 的温度会达到 471°C，仅仅比汽车引擎的温度低一点点，所以“熔融电池”用作电动汽车的引擎倒是比较合适。 除了发热量高的问题，领一个更为实际的问题是——研发资金。即便在这个项目的研发初期，ARPA-E 和法国石油巨头道达尔都有资助，但后续研究所需要的新技术花费相当高昂。面对当下遍地都是能够迅速获得利润的互联网初创公司，风险投资者们鲜有冲动将资金投入到工业或工程项目中，因为利润太低，或许这也是电池技术发展缓慢的一个原因。 新型电池初现成果 此外，在 APRA-E 所资助的新型电池研究项目中，来自匹兹堡的 Aquion 公司所研发的电池，最具商业应用前途和竞争力。 http://img.mp.itc.cn/upload/20170223/20c87e576c0e4f4a94f7185aa3e0049c_th.jpeg （Aquion Energy） 这个新型电池被称作 “盐水电池”（saltwater battery）。这种电池最接近之前所说的便宜，可靠的特性，Aquion公司的 “盐水电池” 所使用的盐，不锈钢和棉等材料都是丰富易得的资源，而这些材料中没有一种物质具有锂电池的风险。除了不会易燃和易腐蚀，“盐水电池” 的主要制造装备设备来自食品包装行业，组装电池就像把饼干放进包装盒里一样简单。 目前 Aquion 的电池已上市近三年，在家庭和公用场景中都有使用到，其在全球共部署了 35 兆瓦时的电力存储。一些区域及建筑在使用“盐水电池”供电后，因为价格低廉且安全，并没有选择回到化石能源供电的方式，而是继续使用前者。 http://img.mp.itc.cn/upload/20170223/a14b1fbf66564c7aa70826ad2185214c_th.jpeg 即便 Aquion 的新型电池已经在少数地区被使用，但对于很多人来说，研发电池并不是一份好差事，前面已说过，利润低，投资者不感冒；除此之外研发电池在很多人看来一点都不 “cool” 。来自 Aquion 的研究人员 马特•马龙（Matt Maroon）从 2002 年就进入这个领域，而他在很长一段时间内都是整个团队中最年轻的人，因为没有更多的人愿意搞电池研发。 不过在 15 年后的今天，情况有所转变，研发新型电池的人渐渐多了起来，马特也终于不再是最年轻的那个。人们意识到利用电能是发展的一个趋势，它能帮助改善环境，提高资源的利用效率，而新型电池可以应用到更加广泛的场景里，家庭用电，公共设施用电，汽车用电等等。 新型电池的应用还有很长一段路要走，就像当初的发明锂电池一样。人们在20世纪70年代就开始研究锂电池，而在1992年才由索尼发布了首个商用锂电池，在漫长的完善和发展中其才慢慢进入到我们生活中，进入到我们的手机，电脑中。 部分图自：wired，grist #欢迎关注爱范儿官方微信公众号：爱范儿（微信号：ifanr），更多精彩内容第一时间为您奉上。
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