半固態(tài)液流電池原理

在普通電池內，離子通過液體或粉末電解液在兩個固體電極之間來回穿梭，迫使電子在連接電極的外部電線上流動來產生電流。而在新電池內，電極為細小的鋰化合物粒子與液體電解液混合形成的泥漿，電池使用兩束泥漿流，一束帶正電，一束帶負電。兩束泥漿都通過鋁集電器和銅集電器，兩個集電器之間有一個能透水的膜。當兩束泥漿通過膜時，會交換鋰離子，導致電流在外部流動。為了重新給電池充電，只需要施加電壓讓離子后退穿過膜即可。

麻省理工學院材料科學和工程學教授蔣業(yè)明(音譯)領導的團隊研制出了一款名為“劍橋原油”的半固態(tài)液流電池，其不僅減少了電池內的“無效材料”，而且提高了電池的能效。

現(xiàn)在，電動汽車的發(fā)展受制于電池笨重、昂貴且浪費空間。例如，日產公司聆風(Leaf)電動汽車電池三分之二的體積內充斥著提供結構支持但不產生電力的材料，非常耗電。另外，傳統(tǒng)的電池組包含幾百個電池，每個電池都包含眾多固體電極。這些電極上有金屬箔集電器，采用塑料薄膜分隔。要增加儲能，就要增加電極材料，因此，就需要更多金屬箔和塑料薄膜，使得電池非常笨重。

蔣業(yè)明表示，他們研制出的鋰“半固體”流體電池每單位體積傳遞的電力是傳統(tǒng)電池的10倍。新電池每制造出1千瓦時電力的成本為250美元，為現(xiàn)有電池成本的三分之一。而且，充電一次，電動汽車可行駛300公里，是現(xiàn)有電池的2倍。

科學家們表示，這種電池有三種充電方式可供選擇：抽出失效的泥漿并注入新鮮的泥漿;前往充電站，在此處用新鮮泥漿取代失效的泥漿;用電流給泥漿重新充電。采用前兩種方法，只需幾分鐘就能給電池充滿電。

蔣業(yè)明和其同事克雷格-卡特以及斯魯普-萬爾德創(chuàng)辦了一家公司專門研制這種電池，現(xiàn)在，他們已經獲得了1600萬美元的資助，他們希望于2013年研制出電池模型。

美國德雷克塞爾大學德雷克塞爾納米研究所所長尤里-伽戈崔指出，這可能是過去幾十年電池領域最令人興奮的研發(fā)。

紐約城市大學能源研究所的丹-施丹戈特表示：“這件技術令人興奮。但即使該研究團隊5年內研制出電池模型，建立配套的充電站可能需要更長時間?！?