Science of SLAC | Batteries for the Future: What's Possible?
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人們可能覺得電池是整個科技領域裡，最不起眼的產品，但它或許將會驅動這個世界的未來。
智慧手機越做越薄，但是它所使用的電池技術，依然沒有得到升級，在追求極端設計的情況下，體積一成不變的電池，塞進一個比其厚不了多少的機身內，後果可想而知（還是沒忍住斜眼看了 Note 7）。同樣的，筆記型電腦的處理器，差不多每兩年甚至一年就會進行一次升級，但電池容量僅會比之前增加一點點。
在人們生活中最常用到的是鋰電池。而鋰電池最大的問題就是它易損壞。如果你有一台諾基亞扔在一邊好久不用，電量已經耗盡，突然有一天你一個懷舊感上頭，扒出來將它充滿電，你在等待它重新點亮螢幕的同時，這種深度放電和再充電，會給鋰電池帶來很大的物理破壞，隨著時間的推移，這將會損壞電池的性能，當然，日常的充電放電，也會隨著次數增加，而加快鋰電池的損壞。
然而，在未來的供電場景裡，電池是必不可少的，電動汽車，工業規模的太陽能農場等等，都離不開電池。在過去五年裡，儲存能源的成本下降了一半，越來越多的大公司，開始對技術進行大膽的投資，最具代表性的就是特斯拉 「gigagactory」 電池工廠。可在人們日常生活中，最常用到的鋰電池，價格依然較高且不穩定。也正因如此，越來越多的新型燃料電池便一直在研發當中。
想要一塊便宜又不會炸的電池，但…
「現在最大的問題仍然是電池價格過高，」 ARPA-E（Advanced Research Projects Agency-Energy，美國政府機構，負責促進和資助先進能源技術的研究開發）副主任Eric Rohlfing說。2012 年《自然》雜誌的一項調查研究中指出，美國人平均每月只願支付約 13 美元，以確保用可再生能源來供電，因此電池不能再漲價了。
而對於公用設施的用電，美國人對供電的平均支付水平意味著，如果提供電網級能量的儲存，其成本不能超過每千瓦時 100 美元。自 2009 年歐巴馬政府上台，ARPA-E 就已投入 8500 萬美元，用於研發能夠實現這一目標的新電池。
然而，「每千瓦時 100 美元」 這個目標，在電力行業來看近乎荒謬。因為到現在為止，連每千瓦時 700 美元的目標，都還沒有達到。雖然上述目標到現在都沒有實現，但它已經成為了整個電力能源行業的目標。
（太陽能和風能）
此外，便宜的能源不一定可靠。可再生能源在持續供電的能力上，或許沒有化石能源可靠，如果用電需求突然增加，大規模啓用太陽能發電是不現實的。
太陽能供電的峰值在白天，而其供電能力隨著雲的移動，不斷變化，到了夜間就只剩下白天所儲存的能量了。而風力發電的可預測性就更低了。利用可再生能源發電，使得電網變得不穩定，發生爆炸的可能性雖然不高，但可能會導致更加頻繁的停電問題。
想造出便宜且可靠的電池，絕非易事。
有人在為新型電池努力著
「我們一直沒有更好的電動汽車的原因，是我們沒有合適的電池，」 MIT（麻省理工學院）的薩杜威（Sadoway）說。薩杜威對鋁金屬的冶煉有過一些經驗，而他在思考冶鍊鋁的過程，是夠可以成為一種新型電池的模型。鋁的冶煉是一個非常廉價，和能源密集型的過程，透過該過程，純淨的金屬得以從礦石中，被提取出來。
（薩杜威研制的電池原型）
但重點並不是對金屬的提取，而是整個提取的過程。在薩杜威看來，如果能將整個提取金屬的單項過程，在密閉的環境中進行循環，在這個過程中所產生的能量，或許能夠被儲存並使用，他把這稱作 「熔融電池」。
但在上述過程中，「熔融電池」 的溫度會達到 471°C，僅僅比汽車引擎的溫度低一點點，所以「熔融電池」用作電動汽車的引擎倒是比較合適。
除了發熱量高的問題，另一個更為實際的問題是——研發資金。
即便在這個項目的研發初期，ARPA-E 和法國石油巨頭道達爾都有資助，但後續研究所需要的新技術，花費相當高昂。面對當下遍地都是能夠迅速獲得利潤的網路初創公司，風險投資者們鮮有衝動，將資金投入到工業或工程項目中，因為利潤太低，或許這也是電池技術發展緩慢的一個原因。
新型電池初現成果
此外，在 APRA-E 所資助的新型電池研究項目中，來自匹茲堡的 Aquion 公司所研發的電池，最具商業應用前途和競爭力。
這個新型電池被稱作 「鹽水電池」（saltwater battery）。這種電池最接近之前所說的便宜，可靠的特性，Aquion 公司的 「鹽水電池」 所使用的鹽，不鏽鋼和棉等材料，都是豐富易得的資源，而這些材料中，沒有一種物質具有鋰電池的風險。
除了不會易燃和易腐蝕，「鹽水電池」 的主要製造裝備設備，來自食品包裝行業，組裝電池就像把餅乾放進包裝盒裡一樣簡單。
目前 Aquion 的電池已上市近三年，在家庭和公用場景中都有使用到，其在全球共佈署了 35 兆瓦時的電力儲存。一些區域及建築在使用「鹽水電池」供電後，因為價格低廉且安全，並沒有選擇回到化石能源供電的方式，而是繼續使用前者。
即便 Aquion 的新型電池，已經在少數地區被使用，但對於很多人來說，研發電池並不是一份好差事，前面已說過，利潤低，投資者不感冒；除此之外研發電池，在很多人看來一點都不 「cool」 。
來自 Aquion 的研究人員 馬特‧馬龍（Matt Maroon）從 2002 年就進入這個領域，而他在很長一段時間內，都是整個團隊中最年輕的人，因為沒有更多的人願意搞電池研發。
不過在 15 年後的今天，情況有所轉變，研發新型電池的人漸漸多了起來，馬特也終於不再是最年輕的那個。人們意識到利用電能是發展的一個趨勢，它能幫助改善環境，提高資源的利用效率，而新型電池可以應用到更加廣泛的場景裡，家庭用電，公共設施用電，汽車用電等等。
新型電池的應用還有很長一段路要走，就像當初的發明鋰電池一樣。人們在 20 世紀 70 年代就開始研究鋰電池，而在 1992 年才由索尼，發佈了首個商用鋰電池，在漫長的完善和發展中，其才慢慢進入到我們生活中，進入到我們的手機，電腦中。
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