新興電池技術具有影響各個行業的巨大潛力，從能源轉型、電動汽車到醫療應用。

AI 生成的實驗圖像，以生成最佳電池

從汽車到醫療器械到儲能，現代生活廣泛依賴電池。高效存儲能量的能力對于為從小型設備到大型 SUV 等設備供電至關重要。因此，人們不斷努力提高電池性能。尖端電池技術前景如何？在不久的將來我們可以期待哪些突破？

氧離子電池：一種新的長壽命解決方案

維也納科技大學的研究人員開發了一種氧離子電池，與傳統鋰離子電池相比，它具有多種優勢。盡管氧離子電池的能量密度較低，但其存儲容量可以再生，從而有可能延長使用壽命。這些電池由不燃材料制成，不需要稀有元素，使其成為存儲可再生能源電能的大型儲能系統的絕佳選擇。

繼鋰離子電池之后：氧離子電池

鋰離子電池無處不在。但這并不意味著它們是所有應用領域的最佳解決方案。維也納科技大學（TU Wien）的研究人員現已開發出氧離子電池該機構在一份聲明中宣布，這提供了一些重要的優勢新聞稿。盡管它的能量密度不如鋰離子電池，但其存儲容量不會隨著時間的推移而不可逆轉地減少：它可以再生，因此可以實現極長的使用壽命。

此外，氧離子電池可以在不使用稀有元素的情況下生產，并且由不燃材料制成。氧離子電池可能是大型儲能系統的絕佳解決方案，例如存儲來自可再生能源的電能

用于醫療保健的可拉伸和可生物降解的電池

約翰內斯·開普勒大學的奧地利研究人員創造了第一個可拉伸和可生物降解的電池。這種創新電池是水溶性的，很容易在體內分解，設計用于可穿戴設備和醫療植入物。現有電池通常含有有毒金屬且難以回收，但這一突破通過在其結構中使用彈性體、鎂、氧化鉬和可生物降解凝膠克服了這些限制。

柔軟且可拉伸的電子產品和機器人技術有望帶來新的應用。例如，醫療保健可以從可穿戴設備或植入式電子產品中受益。例如，用于測量健康數據的一次性傳感器或在體內釋放藥物的智能植入物。該研究課題很復雜，讓世界各地的科學家們忙碌不已。其最新成就之一是第一個可拉伸和可生物降解的電池。它只有幾厘米大小，有潛力為未來的智能健康產品提供能量。它的發明者是馬丁·卡爾滕布倫納教授和他的博士生約翰開普勒大學 (JKU)在奧地利林茨。

用于鋰離子電池的革命性激光技術

弗勞恩霍夫激光技術研究所的研究人員開發了兩種突破性的激光制造工藝，可提高鋰離子電池生產的能源效率。二極管激光干燥系統可降低 50% 的能耗，并將工業規模的空間需求降低 60%。高功率超短脈沖 (USP) 激光器還在電池電極中創建鋰離子高速公路，提高功率密度和使用壽命。

弗勞恩霍夫在一份報告中表示，亞琛弗勞恩霍夫激光技術研究所 (ILT) 的研究人員開發了兩種突破性的激光制造工藝，可提高鋰離子電池生產的能源效率。這一點很重要，因為電池技術是能源轉型的關鍵。

與傳統方法相比，新型二極管激光干燥系統可減少 50% 的能耗，并將工業規模系統所需的空間減少 60%。第二項創新是高功率超短脈沖 (USP) 激光器，它可以在電池電極中創建通道，從而提高功率密度和使用壽命。這些通道充當鋰離子高速公路，縮短充電過程并防止缺陷，最終延長電池的使用壽命。下一步是將技術從原型擴展到工業生產線。

使用鹽混合物延長電池使用壽命

來自代爾夫特的荷蘭科學家開發出了一種通過將五種鹽混合在一起來延長鋰離子電池壽命的方法。這種創新方法可以穩定破損的電解質層，延長電池壽命，并在電動汽車以及太陽能和風能的短期存儲方面提供優勢。研究人員還在探索這種電解質概念在下一代鈉離子電池中的潛在應用，這可以減少對鋰的依賴。

電池的進步對于能源轉型非常重要。現在，馬尼克斯·瓦格梅克荷蘭電化學儲能教授和他的同事們增加了電池的混亂度將五種鹽混合在一起。這種混亂很快就變成了令人矚目的事情：電池壽命顯著延長。“鋰離子電池的使用壽命是這個難題的重要組成部分，特別是對于新一代電池而言。”

瓦格梅克接著說，這很可能是一件大事。因為據研究人員稱，即使使用壽命延長百分之十也已經是相關的。該電解質的大規模測試尚未進行。“但在我們的實驗室中，由于這一突破，幾種類型的鋰離子電池的使用壽命有時可達兩倍。”

鋰離子電池陽極的突破性創新

浦項科技大學和西江大學的研究人員開發了一種用于鋰離子電池的高容量陽極材料，該材料有可能將電動汽車的續航里程增加十倍。通過用硅陽極和層狀充電聚合物取代傳統的石墨陽極，他們創造了一種穩定可靠的材料。這一進步可以滿足電動汽車領域對高容量電池不斷增長的需求，并有助于通過電動汽車的采用來應對氣候變化。

快速增長的電動汽車市場對高容量電池的需求促使研究人員探索新的解決方案。浦項科技大學教授 Soojin Park（化學系）和 Youn Soo Kim（材料科學與工程系）與西江大學 Jaegeon Ryu 教授（化學與生物分子工程系）共同開發了一種用于高容量陽極的帶電聚合物粘合劑材料。這一突破不僅提高了鋰離子電池的容量，而且保持了穩定性和可靠性，解決了傳統石墨陽極的局限性。

硅等高容量陽極材料對于制造高能量密度鋰離子電池至關重要。這些材料的容量至少是石墨或其他現有陽極材料的十倍。然而，這些高容量負極材料在與鋰反應過程中的體積膨脹對電池性能和穩定性提出了重大挑戰。現有的研究主要集中在化學交聯和氫鍵作為潛在的解決方案，但每種方法都有其缺點。

用于可再生能源存儲的鹽電池

機械工程師 Jelle Houben 和同事 Pim Donkers 開發了一種閉環系統，使用鹽片來存儲可再生能源。與傳統電池相比，這種可充電鹽電池可提供更持久、更高容量的存儲。該技術的工作原理是將電能轉化為熱量，加熱流經含鹽蒸發器的液體（油或水），從而實現熱量儲存和釋放。這種鹽電池可以徹底改變可再生能源存儲，并為無天然氣的建筑環境做出貢獻。

這種閉環系統由 TU/e 的子公司 Cellcius 進一步開發，并獲得了比爾·蓋茨氣候基金的財政支持，用于鹽電池開發研究。添加某些稱為“摻雜劑”的添加劑可以加快電池的響應速度。

由機械工程師 Jelle Houben看來，在不久的將來，每個家庭都會擁有一臺裝滿鹽片的大冰箱大小的設備。該設備中存儲的能量可用于為我們的房屋供暖，當電池耗盡時，可以使用可再生能源進行充電。一種環保解決方案，有助于創造無天然氣的建筑環境。

更多能源、更便宜、更安全：Altech 和 Fraunhofer 攜手開創固態電池技術

Altech Batteries Ltd 和德國電池研究所 Fraunhofer IKTS 成立了一家合資企業，將 100 MWh 鈉氧化鋁固態 (SAS) 電池項目商業化，賽能，位于德國薩克森州。此次合作旨在利用 SAS 電池徹底改變電網儲能，提供更高的能量容量、更低的生產成本以及更安全的鋰離子電池替代品。全球電網儲能市場預計將從2022年的44億美元增長到2027年的151億美元。CERENERGY電池預計比鋰離子電池便宜40%-50%。

Fraunhofer IKTS 在過去八年里開發的 CERENERGY 技術標志著電池技術的重大進步。這些鈉氧化鋁固態電池，也稱為氯化鈉鎳電池，采用高純度氧化鋁作為關鍵陶瓷固態電解質。這種電解液與 Altech 的核心業務和能力密切相關。

結論

新興電池技術具有巨大的潛力，可以影響從能源轉型、電動汽車到醫療應用等各個行業。隨著這些創新的進步和廣泛應用，我們可以預期能源存儲、效率和可持續性方面將取得重大進步。這場競賽正在決定哪些突破將最終定義我們的未來。