雖然獲得更大的技術突破可能還有十年之久，但鋰電池可以為電動汽車和電網(wǎng)的發(fā)展帶來巨大的飛躍。

雖然鋰離子電池正在經(jīng)歷一個歷史性的規(guī)模擴張，但研究人員也在致力于尋求鋰電池技術可能會出現(xiàn)的下一個突破。

而巨大的技術突破可能會讓電動汽車一次充電可以駕駛更長的時間，并且更安全的運行。而為電網(wǎng)提供更好的電池可以儲存更多的能源，從而可以部署更多的風能和太陽能設施。

美國能源部高級能源研究計劃署（ARPA-E）項目主管PaulAlbertus表示：“這類概念的競爭正在在世界范圍內(nèi)進行。”該項目的重點是早期階段，開展可能對能源產(chǎn)生重大影響的能源研究。

不久前，Albertus和他的同事SueBabinec在《自然》雜志上發(fā)表了一篇文章，研究鋰金屬電池的研究狀況和未來的挑戰(zhàn)。

鋰金屬電池，顧名思義，使用鋰金屬作為電池負極部分。鋰電池具有在充電和放電時使離子來回穿過電解質(zhì)的負電極和正電極。石墨通常用于當今鋰離子電池的負極。但通過用鋰金屬取代石墨，電池可以儲存更多的能量。

根據(jù)《自然》雜志發(fā)布的文章，鋰金屬電極可以使鋰電池的比能量提高35％，能量密度提高50％。這可能會讓一個電池可以達到每千克350或400瓦時或每升1000瓦時的比能量。

目前的鋰離子電池組的比能量為每千克約150瓦時，能量密度接近每瓦250瓦時。

美國能源部的目標是為電動汽車電池組尋找儲能選項，每千克為235瓦時或每升500瓦時。

近年來，ARPA-E項目啟動了一項名為IONICS的儲能計劃，為鋰金屬電極等領域的早期研究提供資金補助。使用ARPA-E補助金在鋰金屬電極上工作的實體包括24M公司、IonicMaterials公司、PolyPlus電池公司，以及愛荷華州立大學。

Albertus和Babinec在報告中指出，鋰金屬電極結合試圖用固體材料（而不是液體）制造電池電解質(zhì)的研究有朝一日會成為鋰離子電池的繼任者。固體電解質(zhì)可以讓電池不再易燃，操作更安全。

然而，實現(xiàn)電池的技術突破并不容易。自20世紀60年代以來，全球的科學家們一直在研究鋰金屬電極，而大型電池企業(yè)、政府實驗室和創(chuàng)業(yè)公司的研究正在進行。

雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟日前宣布對IonicMaterials進行戰(zhàn)略投資，希望開發(fā)下一代電動汽車電池。固態(tài)電池是電動汽車的終極目標，因為它具有高能量密度，并改善散熱性能。豐田和菲斯克等公司也在尋求開發(fā)固態(tài)電池的更大的潛力。

有一些小型鋰金屬電池在醫(yī)療行業(yè)有了一些小范圍的應用用，但是還沒有人能夠?qū)㈦姵財U展到可以為汽車供電或為太陽能發(fā)電場保存電能并將其實現(xiàn)商業(yè)化的程度。

在“自然”雜志刊載的文章中，作者強調(diào)了電池研究人員在進行這些類型的項目時應該關注的參數(shù)。他們還指出了避免假陽性，消除所謂的“枝晶”，或可能在電池內(nèi)部生長的晶須狀鋰并導致出現(xiàn)問題的方法。

在Albertus和Babinec的報告中，使用合適的低成本部件，鋰金屬電極電池可以達到每千瓦時100美元的成本。保持低成本（低于當前鋰離子電池的成本）將是推出新電池的關鍵。

Albertus說，與一些被廣泛采用的電池技術不同，比如將硅用于鋰離子電池的陽極，鋰金屬電池的技術成熟可能還有十年的時間。

“對于技術突破，人們是不能按部就班就可以達成的，需要經(jīng)過大量的努力。”Albertus補充說。