鋰電池最初的制造是我們都非常熟悉的發(fā)明大王：愛迪生。不過在當時由于鋰的化學(xué)性質(zhì)非常的活躍，以當時的技術(shù)很難對其進行制造和儲存，就更別提使用了，所以它在發(fā)明之后的很長的一段時間都沒有得到應(yīng)用。這個現(xiàn)象維持到二十世紀末，隨著微型電子技術(shù)的發(fā)展，它才重新進入人們的眼簾。

但是我們今天將的并不是鋰電池，因為鋰離子電池雖然是目前市場上最好的電池。它們可以在小小的體積內(nèi)蘊藏巨大的能量，但是它們也有一些缺點。首先制造它們所需的材料并不豐富，這也使得它們的價格非常的昂貴，特別是在你所需能源非常的多，鋰電池制造的特別龐大時。它們就會有產(chǎn)生火災(zāi)風(fēng)險，并且大體積的鋰電池壽命也相當短。

多年來，研究人員一直在尋找更豐富、更安全的材料來制造更好的電池。韓國工程師國立科學(xué)技術(shù)研究所(聯(lián)阿安全特種)他們已經(jīng)開發(fā)出一種海水電池，這種電池運行在水和鹽上，他們說這種電池很快就能在性能上與鋰離子電池媲美。

研究人員認為，在未來，隨著世界轉(zhuǎn)向更多的可再生能源，海水可能是大規(guī)模能源儲存的關(guān)鍵。這種電池還可以作為家庭、企業(yè)和船舶的應(yīng)急備用能源。

這款電池在充滿電能時從海水中提取鈉離子，并將它們儲存在陰極室中。在電化學(xué)放電時，從陽極釋放鈉，并與海水陰極中的水和氧反應(yīng)生成氫氧化鈉。

而且鈉是地球上第六大最豐富的元素，使得這種電池制造和使用的成本大大降低。

通過了解，鹽水不僅是一種電解質(zhì)，根據(jù)美國化學(xué)學(xué)會通訊其實是一個“陰極物-電解液和陰極的結(jié)合。在電池中，電解液是允許電荷在陰極和陽極之間流動的元件。海水源源不斷地流入和流出電池，提供鈉離子和負責產(chǎn)生電荷的水。“

不過目前，海水電池的輸出電量低于鋰離子電池，但研究人員正致力于制造各種尺寸和形狀的電池，以提高充電率。他們將很快開始在一個測試設(shè)施大規(guī)模生產(chǎn)海水電池，并將電池組裝在一起。世界上有比以人更多的是手機。幾乎所有這些電池都由可充電鋰離子電池供電，這是過去幾十年來發(fā)展的便攜式電子產(chǎn)品革命中最重要的部分。如果這些設(shè)備沒有足夠的電力持續(xù)至少幾個小時而沒有特別沉重，那么這些設(shè)備對用戶來說并不吸引人。

鋰離子電池還可用于大型應(yīng)用，例如電動車輛和智能電網(wǎng)儲能系統(tǒng)。尋求改進鋰離子電池的材料科學(xué)創(chuàng)新研究人員為更多具有更好性能的電池鋪平了道路。需要不會著火或爆炸的高容量電池。許多人夢想能夠在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)充電的更小，更輕的電池，并且可以存儲足夠的能量來為設(shè)備供電數(shù)天。

然而，像我這樣的研究人員正在考慮更多的冒險精神。如果汽車和電網(wǎng)存儲系統(tǒng)可以在數(shù)年甚至數(shù)十年內(nèi)放電和充電數(shù)萬次，那就更好了。維護人員和客戶會喜歡能夠監(jiān)控自己并在發(fā)生故障時發(fā)送警報的電池-如果他們不能以最佳性能工作-甚至是自我修復(fù)。我們的夢想是將兩用電池集成到物品的結(jié)構(gòu)中，有助于塑造智能手機，汽車或建筑物的形狀，同時不會給它的功能帶來太大的影響。

所有這一切都有可能，因為我的研究和其他人已經(jīng)幫助科學(xué)家和工程師更好地控制和處理單一原子級材料。

新興材料

在大多數(shù)情況下，能量儲存的進步將取決于材料科學(xué)的持續(xù)發(fā)展，推動現(xiàn)有電池材料的性能極限以及開發(fā)全新的電池結(jié)構(gòu)和組合物。

電池行業(yè)一直致力于降低鋰離子電池的成本，包括從陰極中去除昂貴的鈷，稱為陰極。這也將降低這些電池的勞動力成本，因為世界上許多主要的鈷來源剛果都使用兒童從事艱苦的手工勞動。

研究人員正在尋找用主要由鎳制成的陰極代替含鈷材料的方法。最后，他們可以用錳代替鎳。這些金屬中的每一種都比其前身更便宜，更豐富，更安全。但它們需要稱重，因為它們具有縮短電池壽命的化學(xué)特性。

體積90％另請參閱：此鋰離子電池為智能手表提供平坦，彎曲和扭曲的配置。

研究人員還在考慮更換在兩個電極之間穿梭的鋰離子，例如基于鈉，鎂，鋅或鋁的電極，可能更便宜，更安全的離子和電解質(zhì)。

我的研究團隊研究了使用二維材料的可能性，這些材料本質(zhì)上是極薄的材料，具有有用的電子特性。石墨烯可能是其中最著名的-一塊碳只有一個原子厚。我們想要看看各種2D材料的堆疊層是否然后用水或其他導(dǎo)電液體滲透堆疊可以是電池的關(guān)鍵部件并且可以非常快速地充電。

看著電池里面

它不僅僅是一種擴展電池創(chuàng)新世界的新材料：新的設(shè)備和方法也使研究人員更容易看到電池內(nèi)部發(fā)生了什么。

在過去，研究人員使用特定的充電和放電過程或循環(huán)時間來運行電池，然后從電池中取出材料并在之后進行檢查。只有這樣，學(xué)者才能了解過程中發(fā)生了什么化學(xué)變化，并推斷出電池的實際運行情況以及影響其性能的因素。

但現(xiàn)在，研究人員可以在電池材料通過能量存儲過程時查看電池材料并實時分析其原子結(jié)構(gòu)和成分。我們可以使用復(fù)雜的光譜技術(shù)，如X射線技術(shù)，用于稱為同步加速器的粒子加速器-以及電子顯微鏡和掃描探針-，以便在儲存和釋放能量時觀察電池中的離子運動和物理結(jié)構(gòu)變化。