新研究在提高電池的實際能量密度方面取得了進展。
由於電池在汽車行業的使用不斷增加、便攜式消費電子產品的日益普及以及嚴格的環境法規，全球對電池的需求正在上升。因此，預計到 2036 年，全球電池市場將從 2023 年的約 1,200 億美元增加到 8,000 億美元。
鑑於這一預期增長，研究人員正在不斷開發和測試新材料和化學品，以改善電池的關鍵部件，這些部件會影響能量輸出、儲能、功率容量和循環容量等性能。
這些組件包括陰極（正極）、陽極（負極）、電解質（用於電極之間的離子傳輸）和隔膜。
現今大多數電池供電的設備，例如電動車、智慧型手機和儲能係統，都依賴鋰離子電池技術。鋰離子電池體積小巧，可儲存大量能量，充電速度快，使用壽命長。
然而，隨著對功能更強大的電池的需求不斷增長，人們正在研究和開發新技術，以提高效率、降低成本、增強安全性並促進永續發展。
多年來，不斷的研究取得了進步，為鋰離子和鉛酸電池提供了有前途的替代品。
鈉離子電池提供了更實惠、更安全的選擇，在較低溫度下表現更好。這些電池與鋰離子電池類似，但利用鹽水作為電解質，使它們更適合能量存儲，儘管它們仍有待優化。研究人員甚至使用電解質凝膠來使奈米線更具彈性並適合電池使用。
另一方面，固態電池使用玻璃、陶瓷或聚合物等固態電解質，而不是凝膠或液態電解質。這些電池效率更高、重量更輕、充電速度更快，並且已經用於智慧型手機和心臟起搏器。豐田和寶馬目前正在致力於推出固態電池驅動的汽車，儘管還需要幾年的時間。
新電池技術還包括鋰硫電池和無鈷鋰離子電池，鋰硫電池具有成本效益，但存在耐久性限制，無鈷鋰離子電池有助於解決鈷礦開採中的人權問題。然而，像 TAQ 這樣的替代品仍然是新的，需要更多的測試。
鋅基電池也在探索中，技術包括鋅二氧化錳、鋅空氣、鋅溴和鋅離子電池。然而，它們效率低下，有時會涉及意想不到的化學轉化反應，而且製造成本昂貴，需要更多的研究。
隨著世界越來越依賴電池，全球科學家都致力於在儲存時間、功率輸出、生產成本和即時就緒性方面取得突破。
最新電池突破：岩鹽聚陰離子陰極
新研究在提高電池的實際能量密度方面取得了進展。上個月底發表在《自然能源》上的研究題為“集成岩鹽-聚陰離子陰極，具有過量鋰和穩定的循環”，由麻省理工學院核科學與工程系進行。
該研究的重點是在無序岩鹽中發現的一種新型陰極材料，十多年來，人們一直對這種材料作為用於鋰離子電池的先進陰極材料進行研究。
麻省理工學院的研究人員確保該材料可以為電動車、手機和再生能源儲存創造高能量、低成本的儲存。
由東京電力公司核子工程教授 Ju Li 領導的團隊發現了 DRXPS（無序岩鹽聚陰離子尖晶石）作為新材料。
這種新型部分無序岩鹽陰極與聚陰離子集成，可在高電壓下提供高能量密度，並增強循環穩定性。鑑於正極材料的能量密度和循環穩定性之間通常需要權衡，這是一項偉大的成就。
「透過這項工作，我們的目標是透過設計新的陰極化學物質來突破極限。」
– 論文第一作者、NSE 博士後黃一萌
那麼新材料家族是如何實現高能量密度和良好循環穩定性的呢？答案在於兩種關鍵正極材料──岩鹽和聚陰離子橄欖石的整合。透過將它們結合起來，它能夠獲得它們的好處。
這裡發揮作用的另一個因素是錳 (Mn)，這是一種堅硬的銀色金屬，在地球上含量豐富，而且比目前陰極中使用的其他元素便宜得多。
例如，錳的價格比鈷 (Co) 便宜約三十倍，比鎳 (Ni) 便宜約五倍，這兩種材料都常用於電池。此外，錳在實現更高能量密度方面發揮著至關重要的作用。
「（擁有這樣的）地球上豐富的材料是一個巨大的優勢。」
– 李，材料科學與工程教授
研究人員表示，這項優勢對於需要再生能源基礎設施的零碳未來具有巨大價值。
電池可以發揮重要作用
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