政府研究人员致力于更好更便宜的电池
美国能源部正在扩大与电池制造商的合作，帮助它们重新设计并降低未来电池的成本。这些公司包括三星电子株式会社和松下公司。这些努力旨在帮助美国在全球对更好电池的需求日益增长的背景下与其他国家竞争。随着电动汽车和可再生能源技术的进步，对成本效益更高的电池的需求也不断上升，因为它们都依赖这项技术。美国能源部（DOE）的研究重点之一是材料，例如寻找构建价格低廉但能储存大量能量的电池的新方法。这些举措汇总在了美国国家可再生能源实验室（NREL）上周发布的报告《Powering the Future》中，报告指出，通过改变电池设计，减少对钴、石墨和镍等稀缺进口材料的依赖，能够降低对这些材料的依赖。来自美国乃至全球储量丰富的硅，这种坚硬、易碎的晶状元素，“可能会成为下一重大突破”，科罗拉多州戈尔登市NREL电化学能源储存小组负责人马特·凯泽（Matt Keyser）表示。硅储存的电量是通常用于电池的石墨的四到五倍，因此这项改变将缩小电池组的尺寸和重量。这可能会推动电池在大型飞机中的使用，“因为你希望能在尽可能小的质量中储存尽可能多的电量”，凯泽说。另一个有前景的结果是，电动车电池的体积保持不变，但行驶里程可增加30%到40%。“我们目前还没做到这一点，”凯泽指出，硅与锂的结合会产生裂纹，从而降低其使用寿命。“再有三到五年时间，我觉得这个问题就能解决了。”根据NREL的报告，这种信心部分来自功能强大的新型扫描仪和计算机，它们帮助工程师发现和追踪实验电池中的微观变化。另一个原因则来自即将实施的设计变更，这些变更将使电池制造商能够在现有电池中替换特定材料并加以回收——而不是在电池储能能力下降时直接将其粉碎处理。电池需要多种材料之间的复杂配合，以实现并储存电能。它们必须有一个称为阳极的负电极浸入电解质中，电解质通常是一种液体，将电流导向一个正电极（称为阴极）。NREL的电池团队正专注于在阳极和阴极中采用不同比例的锂与其他材料相结合的方式。据凯泽介绍，团队正在寻找减少钴和石墨使用的方法，这两种材料价格昂贵。另一位NREL材料专家、电池团队成员托尼·布里尔（Tony Burrell）表示，电池技术的进步归根结底在于确保电池内部各个组件能够良好地协同工作。他在团队的报告中指出，一些新引入的材料（如硅）的不良行为正在通过保护性涂层得到改善。 （本文重印自E&E News，经Politico LLC授权。版权2023。E&E News为能源与环境专业人士提供重要新闻。）
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