中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：JCESR(美國(guó)聯(lián)合能源存儲(chǔ)研究中心)從美國(guó)能源部得到1.2億美元的撥款，意圖在五年內(nèi)使電池能量密度提高五倍，同時(shí)電池價(jià)格降低至原來的五分之一。他們將這個(gè)叫做5-5-5 計(jì)劃。這可能嗎?
撇開天花亂墜的宣傳，讓我們來了解是什么讓電池成為電池。
社會(huì)上很多人認(rèn)為電池技術(shù)可以使人們擺脫對(duì)石油的依賴，從而廣泛使用綠色能源。這項(xiàng)技術(shù)雖然看起來宏偉且順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，但是現(xiàn)在的電池還沒有成熟到足以承擔(dān)這個(gè)使命的地步。在推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的過程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了電池的許多弊端。電化學(xué)電源是一種微弱的容器，它充電緩慢，攜帶的能量少，它像是一個(gè)發(fā)條驅(qū)動(dòng)的玩具，只能夠工作一定的時(shí)間，并且在循環(huán)使用了幾百次之后壞掉，變成有害的東西。
電池在許多方面和人類很相似。它在一天的工作之后，需要良好的“補(bǔ)給”和長(zhǎng)時(shí)間的復(fù)原，然后才能進(jìn)行下一階段的放電，只有在達(dá)到自身的極限時(shí)才會(huì)失效。一些電池需要的充電時(shí)間和它們能供電的時(shí)間一樣，這和養(yǎng)育青少年是一個(gè)道理。
在這個(gè)發(fā)展快速地令人眼花繚亂的時(shí)代，電池的發(fā)展似乎是個(gè)例外。自從索尼公司在1991年成功將鋰離子電池商業(yè)化，與微電子技術(shù)的巨大進(jìn)步相比，鋰離子電池的后續(xù)發(fā)展顯得不值一提，電子領(lǐng)域中被視為定理的摩爾定律在鋰離子電池的發(fā)展中也不再適用。相比于集成電路中晶體管數(shù)量的兩年一翻，在過去二十年中，鋰離子電池平均每年的容量提高僅8%，據(jù)說這個(gè)增益已經(jīng)下降到每年5%，同時(shí)成本每年僅下降8%。
電池由兩個(gè)電極組成，這兩個(gè)電極被浸潤(rùn)在電解液(如同三明治中的火腿奶酪一樣，充當(dāng)接觸劑)中，由隔膜隔離開。電池技術(shù)一直在發(fā)展，早在1970年，鋰空氣電池就被當(dāng)作一個(gè)潛在的類似汽油的特定能源而提出，然而由于穩(wěn)定性和空氣純度的要求被擱置，因?yàn)殇嚳諝怆姵毓ぷ鲿r(shí)要從空氣中“呼吸”氧氣。金屬鋰負(fù)極是充滿希望的下一代鋰離子電池負(fù)極材料，它在20世紀(jì)八十年代被提出，但是由于鋰枝晶生長(zhǎng)而引起的短路問題可能導(dǎo)致爆炸。鋰硫電池可能更接近商業(yè)化一些，但是科學(xué)家們必須解決鋰硫電池循環(huán)壽命太短的問題。氧化還原液流電池為大型的電池系統(tǒng)提出了解決方案，它通過泵壓來使外部箱中的液體流過隔膜。另外，據(jù)說有可能在鋰離子電池的負(fù)極上面包覆僅僅一個(gè)原子層厚度的石墨烯，這樣可以使電池的能量密度提高四倍。假設(shè)這些電池能夠在四年之內(nèi)商業(yè)化，那將是沒有難度的全壘打。
聯(lián)合能源存儲(chǔ)研究中心(JCESR)更為樂觀。這個(gè)組織召集了美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)及企業(yè)中最聰明的人來提高電池的性能。JCESR從美國(guó)能源部得到1.2億美元的撥款，意圖在五年內(nèi)使電池能量密度提高五倍，同時(shí)電池價(jià)格降低原來的五分之一。他們將這個(gè)叫做5-5-5 計(jì)劃。直到現(xiàn)在，電池技術(shù)正在有條不紊的發(fā)展，增加肥料會(huì)使電池這個(gè)樹苗更快的成長(zhǎng)，但是太多的肥料也會(huì)毒害樹苗。 “五年之內(nèi)使電池的容量提高五倍同時(shí)價(jià)格降低五倍”這樣的話源自于一位CEO和持股人的談話，科學(xué)家們是不會(huì)說出這種言論的。
豐田也身處新型電池開發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)之中，將號(hào)稱是豐田佐吉之后的又一個(gè)"佐電池"(注：豐田佐吉是日本電力織機(jī)的發(fā)明者)。佐吉豐田被稱作日本工業(yè)革命之父，據(jù)說他在1925年許諾：對(duì)開發(fā)出比汽油提供更多能量的蓄電池的人，他將獎(jiǎng)勵(lì)100萬日元。要想對(duì)得起這個(gè)巨大的獎(jiǎng)勵(lì)，開發(fā)出的佐吉電池必須耐用并且能快速充電。
雖然進(jìn)步緩慢，但電池方面的突破依舊很多，然而大多數(shù)最終歸于沉寂，這主要因?yàn)樗鼰o法滿足下面十個(gè)關(guān)鍵的最低技術(shù)要求，它們是：
1. 滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的高比能量
2. 滿足高負(fù)載電流的大比功率
3. 價(jià)格實(shí)惠
4. 使用壽命長(zhǎng)
5. 安全性高
6. 工作溫度范圍寬
7. 低毒
8. 能夠快速充電
9. 自放電率低
10. 儲(chǔ)藏壽命長(zhǎng)
