電池可能是迄今為止最沒(méi)吸引力的一項(xiàng)技術(shù)。這一點(diǎn)在麻省理工學(xué)院材料科學(xué)系里尤其明顯，里面有個(gè)專(zhuān)用于打造和測(cè)試下一個(gè)變革性?xún)?chǔ)能設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室，會(huì)很容易被人誤認(rèn)為只是個(gè)貯藏室。

在那個(gè)狹窄的實(shí)驗(yàn)室里，頭發(fā)銀灰的電化學(xué)家唐納德·薩多維(DonaldSadoway)在翻找塑料元件，看起來(lái)像是小孩子尋找特定的樂(lè)高積木。他將兩個(gè)物體放在桌子上，它們的大小和形狀與罐頭相仿，看起來(lái)就像是書(shū)鎮(zhèn)。

難怪電池很難提起人們的興致。但這些書(shū)鎮(zhèn)——是電池啦——卻有可能會(huì)是徹底改變我們的能源系統(tǒng)的那項(xiàng)技術(shù)。

電池不只是讓人覺(jué)得沒(méi)勁。老實(shí)說(shuō)，它們還很差勁。說(shuō)好聽(tīng)點(diǎn)，助力我們?nèi)粘Ｉ畹碾姵囟际请[形英雄——它們被整合到智能手機(jī)、電腦、汽車(chē)等重要物品。說(shuō)不好聽(tīng)點(diǎn)，它們價(jià)格高昂，笨重，易燃，難以正當(dāng)處理，在寒冷環(huán)境中容易失靈，也容易滲出腐蝕性流體。正當(dāng)從它們獲得能量的設(shè)備變得越來(lái)越輕薄，越來(lái)越智能，電池卻還是在苦苦等待下一次升級(jí)換代。眾所周知，計(jì)算機(jī)處理器的性能每?jī)赡昃湍芊槐?而電池可能每?jī)赡曛荒芴嵘敲磶讉€(gè)百分點(diǎn)。

薩多維研制的電池的早期原型

然而，未來(lái)將會(huì)是電池供能的時(shí)代。這勢(shì)在必行。從電動(dòng)汽車(chē)到工業(yè)級(jí)太陽(yáng)能電廠，電池都將是更清潔的、更高效的能源系統(tǒng)的關(guān)鍵所在——我們?cè)娇鞂?shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們就越快能夠不再加劇氣候變化。

不過(guò)，我們現(xiàn)在的電池——大多是鋰離子電池——還不夠好。該領(lǐng)域取得了一些進(jìn)展：儲(chǔ)能成本過(guò)去5年已經(jīng)下降了一半，越來(lái)越多的大公司在大力投資該項(xiàng)技術(shù)，比如特斯拉建造Gigafactory超級(jí)電池工廠。但從大范圍經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的角度來(lái)看，鋰離子電池還是太過(guò)昂貴。它們?cè)谖覀兊娜粘ＴO(shè)備中相當(dāng)強(qiáng)大，但一旦擴(kuò)大它們的使用規(guī)模，它們就容易出現(xiàn)過(guò)熱，甚至爆炸事故。

也許，鋰離子電池最大的問(wèn)題在于它們會(huì)慢慢出現(xiàn)磨損。想想看，你的手機(jī)電池經(jīng)過(guò)好幾年不斷從消耗到1%再充電回100%，會(huì)變成什么樣。這種深度放電和充電的過(guò)程會(huì)對(duì)電池造成損害，會(huì)日漸損害電池的性能。

因此，我們?cè)缇驮撚瓉?lái)全新的電池，全球各地的研究人員正在爭(zhēng)相幫助我們實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，各種技術(shù)都在力爭(zhēng)脫穎而出。當(dāng)中有的構(gòu)想非常新奇——還不算有吸引力，但絕對(duì)是令人驚奇。比如，液態(tài)電池，運(yùn)行溫度堪比汽車(chē)引擎的熔態(tài)金屬電池，以鹽水作為原料的電池。

這是全新的競(jìng)爭(zhēng)格局的一部分。

電池為何重要

好的電池需要符合幾點(diǎn)要求，但有兩點(diǎn)是必不可少的：可靠性和便宜。

美國(guó)能源部負(fù)責(zé)鑒定和資助前沿研發(fā)項(xiàng)目的先進(jìn)能源研究計(jì)劃署(ARPA-E)技術(shù)副署長(zhǎng)埃里克·羅爾芬(EricRohlfing)指出，“電池最大的問(wèn)題還是成本”。為了確保美國(guó)的整個(gè)電力供應(yīng)都基于可再生能源，美國(guó)人平均每個(gè)月只愿意多花大約13美元。因此，電池不能大幅增加人們的電費(fèi)支出。

對(duì)于公用事業(yè)部門(mén)來(lái)說(shuō)，那意味著所提供的輸電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)每千瓦時(shí)的成本不能超過(guò)100美元。美國(guó)總統(tǒng)創(chuàng)立以來(lái)，ARPA-E已經(jīng)共計(jì)投入了8500萬(wàn)美元來(lái)開(kāi)發(fā)能夠達(dá)到那一目標(biāo)的新型電池。

羅爾芬說(shuō)，“人們說(shuō)我瘋了。”根據(jù)刊登的一項(xiàng)電動(dòng)汽車(chē)電池研究，對(duì)于一個(gè)自誕生以來(lái)還沒(méi)有接近過(guò)700美元每千瓦時(shí)成本的行業(yè)來(lái)說(shuō)，那個(gè)目標(biāo)數(shù)字簡(jiǎn)直低得荒謬。羅爾芬說(shuō)，現(xiàn)在，盡管還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但每千瓦時(shí)100美元是整個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)。要是能夠做到低于這一數(shù)字，那你就不僅僅有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力——你還能夠贏得一切。

也就是說(shuō)，能贏得市場(chǎng)的好電池是這樣的：更加清潔的、更加可靠的能源系統(tǒng)，不依賴(lài)于化石燃料，啟動(dòng)更強(qiáng)勁。

每一次你波動(dòng)照明開(kāi)關(guān)，你就接入了一個(gè)龐大的隱形網(wǎng)絡(luò)：輸電網(wǎng)絡(luò)。在某處，在為你家輸送電力的高壓輸電線路的另一端，發(fā)電廠(可能是燃燒煤，有或者是使用日益普及的天然氣)產(chǎn)生電力來(lái)替代你和其他人的人剛剛用完的電力。

我們的電網(wǎng)電量任何時(shí)候都需要小心維護(hù)——不管是電量太多還是電量太少，都會(huì)引發(fā)問(wèn)題。電網(wǎng)操作員需要進(jìn)行細(xì)心謹(jǐn)慎的觀察和預(yù)測(cè)，以便決定發(fā)電廠每小時(shí)乃至每分鐘應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生多少電量。但有時(shí)候他們會(huì)出錯(cuò)，這就需要發(fā)電廠及時(shí)作出調(diào)整來(lái)彌補(bǔ)電量差額。