在過去的十年中，從電池中獲取電力的閉環(huán)離網(wǎng)住宅的想法已經(jīng)從一個(gè)不可能實(shí)現(xiàn)的愿望變成了許多房主的一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的選擇。推動(dòng)這種變化的原因可能會(huì)讓您感到驚訝。在過去幾年中，電池技術(shù)的驚人進(jìn)步改變了這些離網(wǎng)電池系統(tǒng)的有效性、效率和商業(yè)可用性。

從提高充電和儲(chǔ)能效率到更高效的太陽(yáng)能電池板來更換這些離網(wǎng)電池；今天的家庭充電系統(tǒng)確實(shí)優(yōu)于以前的離網(wǎng)能源時(shí)代。反過來，這使得家用電池系統(tǒng)的前景對(duì)房主來說更具吸引力，他們不僅希望節(jié)省經(jīng)常性電費(fèi)，而且還尋找傳統(tǒng)電源的彈性替代品。

固態(tài)與鋰離子

過去幾年電池技術(shù)中最具影響力的創(chuàng)新之一是固態(tài)電池的商業(yè)可用性。為了展示固態(tài)電池技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)鋰離子電池的巨大潛力，重要的是我們首先討論鋰離子在電池市場(chǎng)中的地位。

鋰離子

鋰離子電池長(zhǎng)期以來一直是電池的主食。在非常初級(jí)的水平上，鋰離子電池采用以下基本電池化學(xué)技術(shù)。

充放電循環(huán)的化學(xué)變化。

在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，陽(yáng)極和陰極由液體電解質(zhì)溶液隔開。在為鋰離子電池充電時(shí)，電子通過導(dǎo)線從陰極側(cè)分離到陽(yáng)極側(cè)。這是通過向電池充電并引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)來完成的。充電后，電子會(huì)以較高勢(shì)能狀態(tài)“儲(chǔ)存”，因此，當(dāng)您將電池連接到新電路時(shí)，電子可以放電到較低能量狀態(tài)，同時(shí)在此過程中為電路內(nèi)的電子設(shè)備供電。

固體狀態(tài)

在鋰離子電池的基礎(chǔ)上，固態(tài)電池以相同的方式構(gòu)建，但是，在這些電池中，液體電解質(zhì)被固體電解質(zhì)代替。固態(tài)電池中的典型材料是陶瓷、氧化物、硫化物和磷酸鹽，以促進(jìn)這種設(shè)計(jì)。

固態(tài)電池的好處

要了解固態(tài)電池的效率，從而了解固態(tài)電池相對(duì)于鋰離子電池的價(jià)值，重要的是要解決一些關(guān)鍵問題。在這里，尺寸（或能量密度）、重量和電荷等指標(biāo)對(duì)于理解固態(tài)電池比鋰離子電池的效率提高至關(guān)重要。

尺寸：固態(tài)電池能夠產(chǎn)生比當(dāng)今鋰離子電池高2.5倍的能量密度。在這里，這意味著在相同尺寸的限制下，固態(tài)電池可以存儲(chǔ)和傳輸2.5倍的能量。

重量：由于固態(tài)電池提供的能量密度是當(dāng)今鋰離子電池的2.5倍，因此它們可以將有效載荷減輕2.5倍。

充電時(shí)間：固態(tài)電池不僅能量密度更高，而且充電速度也比當(dāng)今的鋰離子電池快得多。事實(shí)上，今天的固態(tài)電池的充電速度是當(dāng)前鋰電池的四到六倍。

將所有這些因素結(jié)合在一起，能夠在更小的空間內(nèi)存儲(chǔ)更多能量，同時(shí)充電速度更快。這一切都表明當(dāng)今市售的離網(wǎng)電池滿足了當(dāng)今現(xiàn)代家庭的能源需求，同時(shí)被封裝在商業(yè)上可行的離網(wǎng)家用電池中。

鋰二氧化碳電池

最近，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)電池技術(shù)，該發(fā)現(xiàn)將徹底改變離網(wǎng)電池技術(shù)。2019年底，一組研究人員展示了他們?cè)O(shè)計(jì)的第一個(gè)鋰二氧化碳電池。這項(xiàng)由機(jī)械和工業(yè)工程副教授AminSalehi-Khojin領(lǐng)導(dǎo)的技術(shù)證明了許多電池科學(xué)家多年來一直追求的理論設(shè)計(jì)的成功。PerSalehi-Khojin，“我們獨(dú)特的材料組合有助于制造第一個(gè)具有更高效率和更持久循環(huán)壽命的碳中性鋰二氧化碳電池，這將使其能夠用于先進(jìn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。”

這一創(chuàng)新標(biāo)志著鋰二氧化碳電池發(fā)展的重大進(jìn)步，推動(dòng)了更高效、更有效的離網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展，并有望提供高效、環(huán)保的電池存儲(chǔ)機(jī)制。

鋅錳電池

來自阿德萊德大學(xué)化學(xué)工程與先進(jìn)材料學(xué)院的另一組研究人員趙東亮和喬世章教授透露了他們最近關(guān)于一種新電池方法的電池創(chuàng)新研究。

基于無毒鋅和錳的化學(xué)機(jī)制，這些電池研究人員能夠展示一種新的電池技術(shù)，該技術(shù)是在更便宜的材料上設(shè)計(jì)的。事實(shí)上，Chao和Qiao的電池技術(shù)承諾成本只是開發(fā)傳統(tǒng)鋰離子電池的一小部分。據(jù)研究小組稱，他們認(rèn)為這些鋅錳電池每千瓦時(shí)的成本約為10美元，而傳統(tǒng)鋰離子電池的成本為每千瓦時(shí)300美元。

這說明什么？隨著新的創(chuàng)新電池技術(shù)，如超和喬的鋅錳電池，消費(fèi)者將開始看到離網(wǎng)電池存儲(chǔ)的價(jià)格下降。

結(jié)論

在固態(tài)電池相對(duì)于鋰離子電池的創(chuàng)新、鋰碳電池的進(jìn)步和鋅錳的進(jìn)步之間，可以合理地假設(shè)離網(wǎng)電池存儲(chǔ)的商業(yè)可行性正在經(jīng)歷一場(chǎng)大規(guī)模的技術(shù)改革.基于當(dāng)今的電池技術(shù)甚至在過去幾年中已經(jīng)從根本上改變了消費(fèi)者利用離網(wǎng)電池的方式這一事實(shí)，我們幾乎肯定會(huì)看到離網(wǎng)電池存儲(chǔ)在消費(fèi)者家中的采用率大幅增加。