氧離子電池可能會(huì)改變游戲規(guī)則。

一、目前鋰電池的問題

我們環(huán)保的未來取決于電池，從為我們的手機(jī)供電到為我們的電動(dòng)汽車供電，甚至儲(chǔ)存可再生能源，幫助我們?cè)跓o風(fēng)或無陽光時(shí)保持電能。這一切都很好。但我們目前使用的鋰離子電池一點(diǎn)兒也不環(huán)保。

事實(shí)上，這些電池對(duì)地球造成了可怕的影響，從導(dǎo)致棲息地喪失，甚至毒害生態(tài)系統(tǒng)。更重要的是，這些昂貴的電池只能使用幾年，然后就會(huì)退化，直至報(bào)廢，但隨著電動(dòng)汽車的日益普遍，這樣的趨勢(shì)似乎無法避免。

幸運(yùn)的是，一群天才的研究人員，可能剛剛找到了一個(gè)近乎完美的解決方案：氧離子電池！

在深入研究之前，我覺得有義務(wù)聲明，盡管鋰離子電池存在缺點(diǎn)，但將這些電池用于電動(dòng)汽車，對(duì)地球來說，仍然比任何化石燃料能源都好。雖然這還不足以讓我們實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)性——至少現(xiàn)在還沒有。

既然已經(jīng)說明了這個(gè)問題，我們首先需要了解，鋰離子電池為什么會(huì)退化，以及它們?nèi)绾纹茐牡厍颉?/p>

1.鋰離子會(huì)退化

讓我們從退化開始。每次鋰離子電池充電和放電時(shí)，都會(huì)有少量鋰沉積在電極上，從而從電池機(jī)制中逸出，這使其變得“不可用”。鋰是這些電池中，儲(chǔ)存能量的部分，因此這種不可用性會(huì)降低電池的整體效率，直到電池變得無用。不同設(shè)計(jì)的鋰離子電池對(duì)該過程具有不同的抵抗力，因此具有不同的充電循環(huán)壽命，這意味著一些電池最多可以充電2,500次，而有些只能充電500次左右。

2.鋰電池不環(huán)保

那么，為什么鋰離子電池不是很環(huán)保呢？好吧，這一切都與制造它們所需的材料有關(guān)。要制造充電時(shí)間相對(duì)較快且能量密度足夠高的鋰離子電池，需要使用到鎳、錳和鈷電極。這些金屬，尤其是鈷和錳，在地殼中并不豐富，這意味著我們需要密集的采礦來提取它們。這會(huì)導(dǎo)致重金屬滲入地下水位和周圍環(huán)境，使它們中毒。此外，這些金屬（尤其是鈷）最便宜的來源存在于發(fā)展中國(guó)家。在那里，童工被用來在極其危險(xiǎn)的條件下開采礦石，這讓人質(zhì)疑采購(gòu)制造這些電池所需材料的道德性。此外，組裝鋰離子電池需要大量能源，再加上密集的采礦和精煉，導(dǎo)致其生產(chǎn)過程中的碳排放很高。

二、氧離子電池

氧離子電池

那么，解決方案是什么？嗯，來自TUWien的科學(xué)家們創(chuàng)造了一種電池，它使用豐富的、對(duì)環(huán)境危害較小的材料，從空氣中補(bǔ)充其離子源！讓我繼續(xù)往下看。

這種電池被稱為氧離子電池。它使用陶瓷材料作為電極，可以吸收和釋放雙負(fù)電氧離子。這些陶瓷相當(dāng)獨(dú)特，因?yàn)樗鼈兓阝}鈦礦晶體，這種晶體也用于某些太陽能電池板，并且不易燃。更重要的是，當(dāng)在這些陶瓷上施加電流時(shí)，氧離子會(huì)從一個(gè)陶瓷電極移動(dòng)到另一個(gè)陶瓷電極，從而為電池充電。為了放電，離子移回另一個(gè)電極，推動(dòng)電子通過連接的電路，為其供電。

1.氧電池的優(yōu)點(diǎn)

這些陶瓷由非常容易獲得的材料制成，這使它們非常便宜并且非常環(huán)保。事實(shí)上，使用相似材料的鈣鈦礦太陽能電池板也正是利用這一屬性，才使得太陽能發(fā)電變得更加環(huán)保。

與此同時(shí)，由于這些材料不易燃，因此電池爆炸或著火的風(fēng)險(xiǎn)接近于零，這對(duì)鋰離子電池來說是一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)。

與鋰離子電池一樣，這種電池在每次充電或放電時(shí)也會(huì)損失一點(diǎn)氧氣。但是，與鋰離子電池不同，它們可以隨時(shí)補(bǔ)充。就像我們的呼吸一樣，空氣中有足夠的氧氣。這意味著電池不會(huì)因退化而報(bào)廢，理論上可以永生！但實(shí)際上，情況并非完全如此，因?yàn)槠渌收弦部梢該p壞電池，例如陶瓷開裂。

因此，由于其材料簡(jiǎn)單和吸收氧氣的能力，這些電池比鋰離子電池更便宜、更安全、更環(huán)保。這是否意味著，我們很快就能擁有一輛，非常便宜、續(xù)航里程長(zhǎng)且對(duì)環(huán)境影響很小的電動(dòng)汽車？那也太美好了吧？

2.氧電池的缺點(diǎn)

然而一切并不是那么美好，這種電池有幾個(gè)缺點(diǎn)，阻礙了它的進(jìn)展。首先，它的能量密度僅為鋰離子電池的30%，約為140Wh/Ltr，這意味著氧離子電池汽車的續(xù)航里程很小。

更令人擔(dān)憂的是，它的工作溫度為350℃至500℃，這將使它在電動(dòng)汽車中的使用變得完全不切實(shí)際，而且能源效率非常低下。

但是這種電池仍然可以用作可再生能源存儲(chǔ)。它們的低能量密度在可再生能源儲(chǔ)存中不是問題，而且它的低成本性、低環(huán)境影響性和高安全性具有顯著優(yōu)勢(shì)！

接下來的問題是，如何解決溫度問題呢？好吧，我們有一種叫做熱電池的東西，可以將可再生能源作為熱量?jī)?chǔ)存在裝有沙子的高度絕緣的容器中。內(nèi)部溫度可高達(dá)600℃，這意味著混合熱氧離子電池，可能是超級(jí)廉價(jià)且可擴(kuò)展的，可再生能源存儲(chǔ)的絕佳選擇。

所以，目前，氧離子電池也許不會(huì)徹底改變電動(dòng)汽車的世界，但它們，或者至少是支持它們的技術(shù)，將解決我們?cè)陔娋W(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能方面遇到的許多問題，并徹底改變我們擴(kuò)展可再生能源的方式。

未來的展望

也許過不了多久，這些聰明的研究者們，就能解決它的兩個(gè)缺點(diǎn)呢？到那時(shí)，它們就有可能幫助我們，徹底停止使用化石燃料，甚至拯救地球。

但是誰知道呢？

也許幾年后，他們又會(huì)發(fā)明一種低溫、高能量密度的變體，可以給我們一輛不朽的汽車！

這樣的發(fā)明再多缺點(diǎn)，也總好過那些所謂加水就能跑的汽車，甚至是點(diǎn)水變石油的煉金術(shù)師是吧？（手動(dòng)狗頭）