1991年，索尼將第一款鋰離子充電電池商業(yè)化，永遠(yuǎn)改變了移動(dòng)設(shè)備的歷史.今天，我們正在尋找能夠在國(guó)家電網(wǎng)上儲(chǔ)存可再生能源的下一代可充電超級(jí)電池。
可再生能源，例如風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電，正變得越來(lái)越受歡迎。但是，如果將清潔能源與煤電競(jìng)爭(zhēng)，那么根據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè)，“至少需要電池比鋰離子電池便宜5倍，這是一個(gè)巨大的跳躍，需要的能量密度大約為現(xiàn)在的5或更高。“能量密度定義為給定體積中存儲(chǔ)的能量。從外形的角度來(lái)說(shuō)，更高的能量密度意味著使用電子設(shè)備更長(zhǎng)的時(shí)間。最常見(jiàn)且流行的高能電池是鋰離子電池。這是智能手機(jī)，平板電腦和筆記本電腦中的電池類(lèi)型。鋰離子電池不應(yīng)與鋰金屬電池混淆；鋰金屬電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，但它們的安全性也低得多。
鋰具有較低的相對(duì)原子質(zhì)量，這意味著它的重量不大。鋰是一種具有特性的元素，非常適合在非常小的光源中提供大量電能，它能夠釋放大量能量，這使得鋰電池在平板電腦，無(wú)人機(jī)甚至汽車(chē)都非常理想。
電動(dòng)汽車(chē)公司特斯拉汽車(chē)公司使用鋰離子電池作為其車(chē)輛的動(dòng)力源。 Gigafactory位于內(nèi)華達(dá)州斯帕克斯郊外，是特斯拉生產(chǎn)用于汽車(chē)的鋰離子電池的地方。根據(jù)特斯拉汽車(chē)公司的說(shuō)法，特斯拉的Model S每輛車(chē)使用約8,000個(gè)鋰離子電池。特斯拉的電池尺寸與18650電池相似。
雖然鋰離子電池在我們的智能手機(jī)中無(wú)處不在，但它們并不總是安全，還記得臭名昭著的“爆炸式”Galaxy Note 7智能手機(jī)？為了真正實(shí)現(xiàn)與一個(gè)國(guó)家電網(wǎng)一樣大規(guī)模的能量存儲(chǔ)，下一代超級(jí)電池必須更小，更便宜，更強(qiáng)大，以及安全和清潔。在尋求新的大規(guī)模儲(chǔ)能方面，最關(guān)鍵需要兼顧低成本和安全性。通常，非常便宜的電池是不安全的，并且超安全的電池是昂貴的。但電網(wǎng)需要廉價(jià)和安全的儲(chǔ)能解決方案。
想要做到每個(gè)時(shí)刻均等電力輸出，這意味著發(fā)電廠(chǎng)不斷加大或減少他們產(chǎn)生的電量，這種“傾斜”的例子包括天然氣發(fā)電廠(chǎng)的上升或下降或者在水壩上溢出更多的水。正如您所看到的，電力需求的匹配是復(fù)雜的，并且將可再生能源發(fā)電添加到電網(wǎng)將變得更復(fù)雜，當(dāng)風(fēng)停止吹，或太陽(yáng)落山，或云減少陽(yáng)光，可再生能源發(fā)電的額功率時(shí)刻都在變化，這時(shí)仍然必須滿(mǎn)足電力需求。因此，如何這些“綠色”可再生但間歇性的能源將在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用，那么他們將需要一個(gè)新的合作伙伴：儲(chǔ)能。
我們借用美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，2013年美國(guó)的電網(wǎng)存儲(chǔ)量約為24.6GW（約占電力總產(chǎn)能的2.3％）。其中95％是抽水蓄能水電。抽水蓄能水電是電力系統(tǒng)用于負(fù)載平衡的一種水電能量存儲(chǔ)。該方法以水的重力勢(shì)能的形式存儲(chǔ)能量，從較低的高度水庫(kù)泵送到較高的海拔。
另一種大規(guī)模形式的儲(chǔ)能方式是鹽水電池，它使用鹽水作為電池的電解質(zhì)；因此，這個(gè)名稱(chēng)為“鹽水電池”。盡管這種類(lèi)型的電池比鋰離子電池的能量密度低得多，但它不易燃，無(wú)毒且非常便宜。位于賓夕法尼亞州匹茲堡附近的Aquion Energy工廠(chǎng)正在批量生產(chǎn)這種鹽水電池，用于全球數(shù)百個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)。
其他類(lèi)型的能量存儲(chǔ)解決方案包括熔鹽儲(chǔ)能器。
很明顯，我們沒(méi)有電力短缺，而是在某些時(shí)候電力短缺，而在其他時(shí)間電力過(guò)多。我相信幾十年后，我們將不止看到兩種或三種類(lèi)型的儲(chǔ)能解決方案，而是因地制宜看到各種尺寸，形狀和技術(shù)類(lèi)型的儲(chǔ)能方式，而且它們都相對(duì)便宜和安全。