斯坦福大學(xué)研制新型鋰電池 電動(dòng)車(chē)一次跑480公里

    幾乎每隔小半天你的智能手機(jī)就要連上“尾巴”充電，簡(jiǎn)直太麻煩了。據(jù)報(bào)道，斯坦福大學(xué)的研究者向解決之道邁出了一大步——找到讓能源取之不竭的“圣杯”——那就是純鋰電池。

    包括美國(guó)前能源部長(zhǎng)朱棣文（Steven Chu）在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)宣布，正在建造一種新的鋰陽(yáng)極電池，其電量可供純電動(dòng)車(chē)行駛300英里（約合483公里），或者提供現(xiàn)有手機(jī)電池電量的三倍。斯坦福的教授崔毅（音，Yi Cui）稱(chēng)，產(chǎn)品將在3到5年內(nèi)推向市場(chǎng)。

    他們研究的項(xiàng)目不僅僅是加強(qiáng)移動(dòng)電源的電力，還希望能應(yīng)用于太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的儲(chǔ)存——在陽(yáng)光和風(fēng)力都不那么強(qiáng)勁的時(shí)候。各個(gè)大學(xué)、創(chuàng)業(yè)企業(yè)和大公司都在研究利用新材料制造電池，比如釩（vanadium）；或在索尼公司20多年前推出的鋰離子電池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。

    在最近的這項(xiàng)技術(shù)突破中，斯坦福的研究團(tuán)隊(duì)稱(chēng)，他們使用納米科技制造出了純鋰電池——鋰的重量輕、效率高，數(shù)十年來(lái)都被認(rèn)為是制造電池的理想材質(zhì)。

    “如果我們能將電力密度增至三倍，同時(shí)把成本降低四分之一，這將非常令人激動(dòng)，”朱棣文在該大學(xué)的一份聲明中說(shuō)，“我們將擁有三倍于現(xiàn)有電池續(xù)航能力的手機(jī)，以及一次充電能行駛300英里、而價(jià)格低至25000美元的純電動(dòng)汽車(chē)——而且駕乘體驗(yàn)比普通燃油動(dòng)力汽車(chē)加速到40邁（mpg）更棒。”

    如今市場(chǎng)上的鋰電池確切地說(shuō)應(yīng)該稱(chēng)“電解鋰電池”，鋰僅僅以電解質(zhì)的狀態(tài)（即鋰離子）存在。這種電池有三個(gè)重要組成部分，分別為：電解質(zhì)提供電子，分別在陽(yáng)極和陰極接受放電。

    斯坦福團(tuán)隊(duì)則將鋰放置在陽(yáng)極。這是非常棘手的科學(xué)難題。因?yàn)殛?yáng)極常用的材質(zhì)，一般是硅和石墨，在充電過(guò)程中將發(fā)生反應(yīng)“吃掉”電子，鋰的反應(yīng)通常更為劇烈將吃掉更多電子。

    問(wèn)題的出路在哪里？崔的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)建造了一間蜂窩狀的微觀隔離層——稱(chēng)之為“納米球”——這樣就能創(chuàng)建一個(gè)靈活的鈍感膜，避免不穩(wěn)定的鋰參加反應(yīng)。研究報(bào)告已在上周的《自然納米技術(shù)》雜志中發(fā)表。

    這個(gè)微觀隔離層提高了電池的效率。為了商業(yè)上的可行性，電池一般需要將在使用中流失的鋰通過(guò)充電將其還原99.9%。此前未受保護(hù)的鋰電池陽(yáng)極效率僅能達(dá)到96%，但是崔表示通過(guò)他們的方式，鋰電池陽(yáng)極的效率達(dá)到了99.6%，他預(yù)計(jì)在兩年內(nèi)效率可達(dá)99.9%。

    部分專(zhuān)家對(duì)此持懷疑態(tài)度。在上世紀(jì)70年代晚期參與研發(fā)了鋰離子電池原型的約翰·古登納福（John Goodenough）目前仍致力于提高鋰離子電池技術(shù)，他指出崔的保護(hù)隔離層不是一個(gè)“理想的”解決方案。

    “現(xiàn)在還不能清楚證明他確實(shí)通過(guò)一個(gè)高效且廉價(jià)的方式實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)，”92歲高齡的古登納福說(shuō)，他目前仍是美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校材料科學(xué)系的教授。

    在電池研究中，許多人向先鋒科技發(fā)起沖擊，也飽嘗了失敗之痛。2012年10月，鋰離子電池制造商A123在投入1.32億美元支持聯(lián)邦研究基金后宣布破產(chǎn)；兩個(gè)月后，來(lái)自中國(guó)的汽車(chē)部件制造商——萬(wàn)向美國(guó)收購(gòu)了A123的科研部門(mén)。

    不過(guò)，崔的鋰陽(yáng)極電池項(xiàng)目并未接受任何美國(guó)聯(lián)邦基金資助，他十分精通商業(yè)化研究之道。他是硅谷創(chuàng)業(yè)公司Amprius的創(chuàng)辦人，1月份剛通過(guò)出售一種新型的持久動(dòng)力鋰離子電池獲得3000萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，還不包括此前獲得的其他方面融資。Amprius的董事會(huì)成員包括朱棣文，他在1997年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，曾在奧巴馬政府任職能源部長(zhǎng)，其后返回斯坦福大學(xué)專(zhuān)研學(xué)術(shù)。<