新兴玻璃电池能否终止石油时代？

材料牛注：可以在电网上存储间歇性的太阳能和风能，闪电般的超级电容器（锂离子电池的三倍），可以在极冷和炎热的环境中良好工作（-20°C~60°C），解决了电池的火灾和爆炸问题，使电动汽车在成本和便利性上足以与内燃机抗衡，这就是集颜值与实力于一身的“上神”——新兴玻璃电池！

照片：锂离子电池的共同发明人，Cockrell工程学院的John Goodenough领导研究团队正在研发一种可以代替锂离子电池的技术。

电动车的购买量近年来一直在上升，去年的增长率约为60％。如果EV电源一直使用现有的锂离子电池，在电动车与燃油车的预计成本相同时，预计在2022年电动车将得到更广泛地应用。德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的研究人员于本周公开一种新的的锂或钠玻璃电池技术，则进一步加快了电动车的推广速率。

锂离子电池的共同发明人，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）Cockrell工程学院的荣誉教授John Goodenough说，“我们有可能做到过去20年一直为之努力的事情，也就是说，将获得在成本和便利性上与内燃机相抗衡的电动汽车。”

然而，我们曾见证所谓改变游戏规则的电池突破成为泡影。2014年，日本研究者提出了一种基于棉花的新电池设计，号称“能源密集、可靠、安全、可持续”。如果棉花电池可以改变世界，它肯定会有新一轮的新闻推广和媒体发布，但是搜索他们的技术链接，停留在2014-2015年，没有继续更新。所以，谁又能说玻璃电池会有什么不同呢？

杰出的电池研究员，麻省理工学院材料科学与工程的教授Sadoway说，“当John Goodenough发布公告时，我特别留意。他是该领域顶尖的科学家，他的声明值得一听。”

Goodenough说，当他在20世纪80年代首次发明锂离子电池时，除了日本实验室和索尼等公司，在电池和消费电子行业几乎没有人认真地对待创新。锂离子电池为当今世界提供的动力，几乎遍及市场上所有的便携式设备，以及电动汽车甚至下一代飞机。换句话说，谁能比Goodenough创造出更好的技术，有朝一日能够代替锂离子电池？

新电池技术使用掺杂有活性碱金属（如锂或钠）的玻璃作为电池的电解质（当电池充电和放电时，离子穿越阴极和电极之间的介质）。根据研究论文的概述和最近申请的专利（94岁的Goodenough 说还有更多即将出版），锂或钠掺杂的玻璃电解质为新的电池化学和物理学提供了新介质。他们发现锂或钠玻璃电池的能量存储空间相当于锂离子电池存储空间的三倍。其电解质既不易燃也不易挥发，不会像锂离子电池那样由于反复的充电和放电形成阻挡锂离子的尖锐“枝晶”，最终导致短路，引起电池火灾。虽然这个概念阶段的研究仍然具有不确定性，但是如果玻璃电池可以在商业上拓展，笔记本电脑、智能手机或电动车引起的骇人火灾或爆炸现象将成为历史。

此外，德克萨斯大学奥斯汀分校（University of Texas at Austin）的访问研究员、葡萄牙波尔图大学（University of Porto in Portugal）的工程学教授，锂玻璃电池代码开发商Maria Helena Braga说，玻璃电池的充电时间是“几分钟而不是几小时”。她说，这是因为锂或钠掺杂的玻璃使电池在电场中具有更大的空间来存储能量。所以，在这个意义上，电池就像一个闪电般的超级电容器（用专业术语来说，该电池中的玻璃电解质比锂离子电池中的挥发性有机液体电解质具有更高的介电常数。）。

此外，Braga说，该技术的前期实验表明，它可能有成千上万次的充放电循环，并可以在极冷和炎热的环境中良好工作。（初步估计其工作温度范围在-20°C~60°C）。他们如果可以将电池的离子信使原子从锂转换为钠，研究人员可以制备更可靠、可持续的电池。与其为了锂转向在南美有争议的采矿业，不如无限地从海水中提取钠。

Sadoway说他渴望了解更多关于该技术的发展，“关键不在于高充电速率，我关注的是空间衰减和使用寿命。”也许Goodenough和Braga的技术创新点在于他们解决了电池的火灾和爆炸问题，Sadoway补充道“我认为解决电池的安全问题是一个巨大的进步，人们谈论固态电解质已经20年了，但是没有一个使用固态电解质的商业产品。在我看来，如果能提供一个不易燃、没有有机溶剂的电解质将会大有裨益。”

Goodenough说其团队已经做好了迎接黄金时刻到来的准备。但他们仍在考虑如何制造阴极能够实现商业应用。Goodenough说，“下一步是解决阴极的问题，实际应用时才可以大规模生产。我很乐观，我们会成功。但发展需要与电池制造商合作，我不想做市场，不想做生意。我已经94岁了，不再需要钱。”

原文链接：Will a New Glass Battery Accelerate the End of Oil?

文献链接：Alternative strategy for a safe rechargeable battery

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，薛爱堂编译，周梦青审核，点我加入材料人编辑部。

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