电池改进的未来

在技术创新方面，电池似乎落后于潮流。但这是一个公平的评估吗?当我们越来越依赖电池的时候，我们能做些什么来改进电池呢?和我们一起讨论这个问题的是华威大学的路易斯·派珀。

说电池有点落后是一个公平的评价吗?

路易-我可不这么认为。自从1991年第一批锂离子电池用于便携式摄像机以来，我们已经看到这些产品的生产成本下降了98%。价格从每千瓦时5000美元降到今天的每千瓦时100美元。我认为这是一个结合了杰伊提到的便携电子和电气化的所有应用的例子。在这个案例中，大量的制造业规模确实发挥了作用。例如，随着电气化的发展，我们看到2015年50%的电动汽车的价格基本上是电池组价格的一半。这就是电动汽车如此昂贵的原因。现在我们看到2023年的预测，我们预计电池组价格将大幅下降，这样电动汽车在性能范围和成本方面就能与汽油车相提并论。

这些是技术专家、工程师、化学家追求的主要东西吗?现在，当人们展示一种电池时，他们会说，这就是我们现在所处的位置，我们的目标是什么?我们希望在未来五年内解决哪些问题?

路易斯:嗯，我认为电池是化学问题和制造问题的复杂结合。所以我们总是试图平衡五个关键组成部分。我们想要增加能量密度，我们想要增加功率。这就意味着我们可以储存多少能量以及我们使用能量的速度。但我们也必须平衡成本。这是一个关键的组成部分。生命周期，我们提到我们希望这些能运行几十年。第二个要素是安全。因此，在这个复杂的等式中，我们需要确保我们提出的提高能量密度和功率的解决方案能够与大规模生产相兼容。我们需要为我们所有的应用提供无处不在的电力和能源，无论是便携式电子设备还是可再生能源的电网规模解决方案。

克里斯-没错。当然，可回收性也必须在这个等式中发挥作用，着眼于未来的可持续性，不是吗?那么人们是如何处理这个问题的呢?他们是把问题分解成一系列问题，一次解决一个问题，还是很多人同时探索不同的问题?人们是如何改进我们现有的电池的?

路易斯:是的，这是一个很好的问题，因为在行业中存在各种各样的路线图，特别是在汽车行业，这是不同大公司试图争夺解决方案的关键领域。我们之前说过，电池是由有效和不活跃的组件组成的。然后你要把化学反应分开。其中一个关键的事情是你可以把你的电池看成有活性成分和无活性成分，为了增加能量密度，你想要增加你的电池和电池组的活性成分的比例，这是你的电池的组合。因此，工程师们一直在积极地减少包装的数量，减少非活性成分的数量，电池设计和电池与包装的比例，以实现这些改进，特别是在电动汽车方面。所以有一个组成部分。然后在化学方面，我们开始尝试回到我们最初采用锂嵌层电池的方式，他们有锂金属箔，效率很高。但问题是安全性和使用寿命。因此，很多研究活动，比如人们可能听说过的固态电池，或者新型后锂离子电池技术，比如锂硫或锂空气，这些都是人们想要回到非常薄的锂金属箔的地方。这是整个行业面临的一个非常复杂的研发问题。 How to get back to that and produce it at scale and cost that is competitive.

Chris -这很有趣，因为如果Volta在220年前出现在今天，看看电池，他会意识到他最初设想的是什么，不是吗，在大多数电池中。我们现在是否处于这样一个时刻，我们也开始在盒子之外思考，或者在电池盒子之外思考，我们提出了他不会认可的电池，我们如何进行能量存储和传输的全新设计?

路易斯-我想如果沃尔特现在看你是对的，他会发现有两种空间分离的化学反应促进电荷和质量的运动。但我想说的是，他会认识到我们在元素周期表中所做的是挑选像锂这样的元素。锂以及对储氢的兴趣。这些是最轻的元素，很容易释放电子。所以很难找到更好的元素。让他感到惊讶的是我们正在做的大规模的应用，我们制造了多少这样的电池，这些电池的制造和可靠性是多么的强大，以及我们如何在很大程度上认为它们是理所当然的，它们运行得多么好。