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市场化的潜在挑战
然而,把这项研究商业化却不容易,也许需要很长时间。目前纳米级电池的很多材料或者组件都过于昂贵,只能作小型应用。
“对于这个领域来说,开发这类电池是一项重大挑战,而且存在很多问题,”来自伊利诺伊大学香槟分校的Paul Braun和Ralph Nuzzo在评价马里兰大学的研究成果时这样写道。
而且,石油和天然气的低价也消减了对可再生能源的需求,如风能和太阳能,它们都需要电网级的备用电源。
James Tour说:“可再生能源现在很难和石油、天然气竞争。部分困难在于经济。”他是得克萨斯州休斯敦市莱斯大学的材料科学和纳米工程学的教授。他的研究团队创造了一种新的材料,由无数生长在石墨烯上的碳纳米管组成,能够大幅提高能源存储。
德克萨斯州的Xidex公司和以色列的石墨有限公司正基于莱斯大学的技术,开发一种新型电池。这种技术能在几分钟内给智能手机充满电。Tour说:“这种电池三年内就可以出现在市场上。”
斯坦福大学的教授崔屹(Yi Cui)认为,他的团队需要三到五年时间才能把一种新型电池市场化。团队成员包括美国前能源部长朱棣文(Steven Chu)。他们的电池被吹捧为“纯锂电池”,在电解质和阳极里都用了锂,普通电池用的是石墨或硅。
崔屹的团队发现了一个常见问题的解决方案:当锂被放到阳极时,会比其他材料膨胀得更厉害,甚至会耗尽电解液。为了防止这一现象,他们做了“纳米微球”,即一种蜂窝状的微观层,可以产生一种灵活的无电抗性薄膜,把锂阻隔开来。
今年7月,朱棣文在一则声明中声称,他们团队的电池有潜力把手机电池的寿命延伸三倍,让电汽车行驶300英里。
崔屹在研究商业化方面有一定的经验。他创立了安普留斯公司,产品是一种新型长效锂离子电池。这是一家硅谷创业企业,朱棣文是董事会成员之一。
尽管最初的锂离子电池投入市场花了二十年,Crabtree认为,目前的关注点在能源存储——以及纳米科学的好处——他预测这个过程会用到五到十年时间。
“现在正是把握机会的时刻。人类有机会加速创新的步伐。”
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