电池或许是迄今为止最没吸引力的一项技能。这一点在麻省理工学院资料科学系里特别显着，里边有个专用于打造和测验下一个革新性储能设备的试验室，会很简略被人误以为仅仅个贮藏室。
在那个狭隘的试验室里，头发银灰的电化学家唐纳德·萨多维(Donald Sadoway)在翻找塑料元件，看起来像是小孩子寻觅特定的乐高积木。他将两个物体放在桌子上，它们的巨细和形状与罐头相仿，看起来就像是书镇。
难怪电池很难提起人们的兴致。但这些书镇——是电池啦——却有或许会是彻底改变咱们的动力体系的那项技能。
电池不仅仅让人觉得没劲。老实说，它们还很差劲。说好听点，助力咱们日常日子的电池都是隐形英豪——它们被整合到智能手机、电脑、轿车等重要物品。说不好听点，它们价格昂扬，粗笨，易燃，难以合理处理，在冰冷环境中简略失灵，也简略渗出腐蚀性流体。合理从它们取得能量的设备变得越来越轻浮，越来越智能，电池却仍是在苦苦等候下一次升级换代。众所周知，计算机处理器的功能每两年就能翻一倍;而电池或许每两年只能提高那么几个百分点。
萨多维研制的电池的前期原型
但是，未来将会是电池供能的年代。这势在必行。从电动轿车到工业级太阳能电厂，电池都将是更清洁的、更高效的动力体系的关键所在——咱们越快完成这一点，咱们就越快能够不再加重气候改变。
不过，咱们现在的电池——大多是锂离子电池——还不够好。该范畴取得了一些发展：储能本钱曩昔5年现已下降了一半，越来越多的大公司在大力出资该项技能，比方特斯拉制作Gigafactory超级电池工厂。但从大范围经济转型的视点来看，锂离子电池仍是过分贵重。它们在咱们的日常设备中适当强壮，但一旦扩展它们的运用规划，它们就简略呈现过热，乃至爆破事端。
或许，锂离子电池最大的问题在于它们会渐渐呈现磨损。想想看，你的手机电池经过好几年不断从耗费到1%再充电回100%，会变成什么样。这种深度放电和充电的进程会对电池构成危害，会日渐危害电池的功能。
因而，咱们早就该迎来全新的电池，全球各地的研讨人员正在争相协助咱们完成这一点，各种技能都在力求锋芒毕露。傍边有的设想十分别致——还不算有吸引力，但必定是令人惊讶。比方，液态电池，工作温度堪比轿车引擎的熔态金属电池，以盐水作为质料的电池。
这是全新的比赛格式的一部分。
电池为何重要
好的电池需求契合几点要求，但有两点是必不行少的：牢靠性和廉价。
美国动力部担任判定和赞助前沿研制项目的先进动力研讨计划署(ARPA-E)技能副署长埃里克·罗尔芬(Eric Rohlfing)指出，“电池最大的问题仍是本钱。”《天然》(Nature)杂志2012年的一项查询发现，为了保证美国的整个电力供应都依据可再生动力，美国人均匀每个月只愿意多花大约13美元。因而，电池不能大幅添加人们的电费开销。
关于公用事业部分来说，那意味着所供应的输电网级储能体系每千瓦时的本钱不能超过100美元。自2009年美国总统创建以来，ARPA-E现已合计投入了8500万美元来开发能够到达那一方针的新式电池。
罗尔芬说，“人们说我疯了。”依据《天然》刊登的一项电动轿车电池研讨，关于一个自诞生以来还没有挨近过700美元每千瓦时本钱的职业来说，那个方针数字几乎低得荒唐。罗尔芬说，现在，虽然还无法完成，但每千瓦时100美元是整个职业的规范方针。要是能够做到低于这一数字，那你就不仅仅有很强的比赛力——你还能够赢得全部。
也便是说，能赢得商场的好电池是这样的：愈加清洁的、愈加牢靠的动力体系，不依托于化石燃料，发动更微弱。
每一次你动摇照明开关，你就接入了一个巨大的隐形网络：输电网络。在某处，在为你家运送电力的高压输电线路的另一端，发电厂(或许是焚烧煤，有或许是运用日益遍及的天然气)发生电力来代替你和其他人的人刚刚用完的电力。
咱们的电网电量任何时分都需求当心保护——不管是电量太多仍是电量太少，都会引发问题。电网操作员需求进行仔细慎重的调查和猜测，以便决议发电厂每小时乃至每分钟应当发生多少电量。但有时分他们会犯错，这就需求发电厂及时作出调整来补偿电量差额。
关于咱们来说走运的是，电网是一个巨大的互连体系，因而咱们很少能够留意到电力在质量或许数量上的改变。无妨幻想一下踏进水桶和踏进海洋之间的不同吧。在一个小型的体系中，供应和需求之间的平衡改变都清楚明了——水桶的水会溢出。但由于电网如此巨大——就像是海洋——里边的改变一般都无法发觉。只要到问题比较大时咱们才会留意得到，由于周围的电灯都平息了。
可再生动力比较焚烧煤炭或许燃气的发电厂没有那么可控——假如人们用电需求忽然飙涨，你可不能给太阳能发电站多生火造电。太阳能在白日到达峰值，期间会由于云层的改变而改变，夜间则会消失。风能乃至更不行猜测。假如电网有太多这种间歇性现象，平衡电力供应和需求的难度就会加大，停电事端会变得愈加频频。
储能是安全的处理方案。假如你能够将剩余的能量存放在某个当地，然后在供应再次变少时从那里提取过来，你就能够用可再生动力给多得多的东西供能，即使气候并不晴朗，风没有刮起来。此外，电网本身会变得愈加安稳有用，由于电池可让各个社区和区域自行办理自己的电力供应。咱们日渐老化且纳税过重的电力基础设备会走得更远。你能够在非顶峰时段获取电力，将其贮存到电池比及有需求时运用，如此一来，就不必在有输电线路挨近最大传输容量的区域铺设新的输电线路。
经过这种方法，水桶能够变得更像是海洋。那意味着——至少理论上——发电量和电力存储愈加涣散，可再生动力的运用增多，关于焚烧化石燃料的大型发电厂的依托削减。
这便是电池这种东西如此重要的原因。
张狂的主意
萨多维在其在麻省理工学院的办公室向我表明，“电池之于电力供应链，比如冰箱之于咱们的食物供应链。”
他给我展现的那些容器是他10年前开端研讨的“液态金属电池”的前期原型。
“我开端研讨电池，仅仅由于我对轿车十分痴迷。”萨多维说。(他的电脑桌面背景是他几年前卖掉的一辆旧式跑车，他保存那张相片来留念那辆车，就像他人留念家里的宠物那样。)2005年，他试驾了福特的一款前期电动车，并深深迷上了它。“那时分我认识到，咱们之所以还没有电动轿车，是由于咱们没有适宜的电池。”
因而，萨多维开端揣摩打造适宜的电池。他曾参与精炼铝的作业，因而他猎奇那可否成为打造特殊的新式电池的一个模板。熔炼铝是一个十分廉价的耗能进程，经过这个进程，煮沸就能得到纯洁金属。但假如那个单向的进程能够加速，它本身能够回环，那或许流入熔态金属的许多能量能够贮存在那里。
在某种程度上，那是张狂的主意——熔态电池的工作温度必需求到达880华氏度，差不多挨近轿车引擎焚烧室的温度。但这也能够说是个十分简略的概念，至少关于电化学家来说是这样。本来安装液态金属电池只需求将由两个不同密度的合金组成的金属塞放入容器，然后在上面浇注一些盐。当电池通电的时分，两块金属会消融，并主动分红两层，就像浮在醋上的沙拉油。熔融盐在二者之间构成一层，来回导电。
但萨多维称，虽然刚开端充满期望，但开发新式技能是一个极端缓慢的进程。来自ARPA-E和法国石油巨子Total的前期赞助协助他开端实践他的主意，但打造全新技能需求多年的时刻，保持长时刻的研制作业本钱不菲。危险出资者们遍及不愿意出资长时刻的工程项目，究竟时下有许多的软件创业公司可快速给他们带来报答。
萨多维说道，“在任何资本密集型的工业中，工业本身会阻碍技能立异。”他说，现有的电池公司的出资大都用在保持现有运营上，因而不会给职业的立异带来多少协助。他指出，锂离子电子正是诞生于原有的电池职业以外;下一代电池也将如此。
熔态金属电池早已走出地下试验室。2010年。萨多维与数名曾经的学生创建电池公司Ambri，后将公司总部从坎布里奇以西30英里坐落莫尔伯勒的一个制作工厂。现在，Ambri有大约40名职工，正忙于用数百个熔态金属电池打造电池组原型。
萨多维表明，Ambri间隔布置它的第一批商用模型不到一年时刻，到现在全部都向好。在它的制作工厂，部分测验电池现已工作了将近四年，但没有呈现任何的耗费痕迹。让包括432个独立单元的电池组工作则要扎手些。但在经过热封口处理一些难题后，电池组能够到达可继续的作业温度，热度满足支撑它们在不进行任何额定能量输入的情况下充电和放电现在，Ambri正在进行新一轮的融资，新融资将满足协助它进入出产形式。
我在走出办公室门口时说，虽然呈现了种种的困难和推出推迟，但这款电池看上去很挨近进入商场了。“我期望如此。”萨多维说。
比赛剧烈
熔态金属电池并不是仅有的一个登月式电池项目，它也不是比赛中的领先者。其它的一些技能正在低沉地向前推动，从“铁流电池”到锌空气和锂空气电池。
跟萨多维的项目相同，许多的这些未经检验的技能一开端是依托来自ARPA-E的赞助。ARPA-E的罗尔芬说，“这些都是十分初期的高危险技能。因而咱们广撒渔网。”
新一代电池比赛中特别有期望的一位比赛者是总部坐落匹兹堡的Aquion公司，其创始人、卡内基梅隆大学教授杰·惠特克(Jay Whitacre)2008年兴办公司，一心要规划迄今为止最廉价且最牢靠的电池。
他们的产品被称作“盐水电池”。它看上去更类似一个装满海水的乐柏美(Rubbermaid)容器。Aquion电池里边的一切资料都归于简略取得的盛产资料，从盐到不锈钢，再到棉花。此外，那些资料无一会带来像锂离子电池那样的危险。
Aquion产品办理总监麦特·马鲁恩(Matt Maroon)表明，“咱们所运用的化学资料十分简略，咱们的电池用料没有相同具有易燃性、毒性或许腐蚀性。”
Aquion的电池也十分简略安装。“咱们的首要制作安装设备来自食品包装职业。”马鲁恩说，“它是一个你能够在纳贝斯克公司看到的简略拾防机器人，可用来将饼干放在泡罩包装傍边。”
Aquion电池进入商场现已将近3年，家庭和发电厂规划的设备都能够布置。在遍及全球的250处不同当地的布置中，Aquion电池总计储能35兆瓦时。其间，在夏威夷的一处布置现已工作了两年时刻;上一年，该由电池和太阳能组成的体系给数座修建供能了6个月，彻底不必凭借柴油发电机。
“咱们需求将更多这样的产品投入运用。”罗尔芬说道，“现在，假如我是公用事业部分或许电网运营者，想要购买储能电池，我会想要买供应20年保修的产品。咱们现在评论的这些技能还没有到达那个阶段。”
不过，他们正在挨近到达那个阶段。ARPA-E赞助的另一个项目Energy Storage Systems(简称“ESS”)上一年11月宣告，作为密苏里州的一个军事基地陆军工程兵部队微型电网试验的一部分，它将布置它的其间一种铁流电池。ESS还布置电池给坐落美国加州纳帕谷的一个离网有机酿酒厂供能——Aquion也有为该酿酒厂布置电池。跟着越来越多这样的一次性试验取得成功——更多这样的新式电池证明本身的价值——电池供能动力体系的或许性间隔成为实际又近了一点。
但电池未来有没或许变得很帅呢?这是一个更扎手的问题。Aquion的麦特·马鲁恩自2002年从大学毕业不久后便一向从事电池职业。曾经参与各种业界会议，他往往都是最年青的那一位。最初他以为自己必定不会一辈子都干电池这一行。
15年后，他仍在从事电池职业——但他现已不再是会议室中最年青的那一个了。更多的学生开端进入电池职业，人们也开端留意到该职业的重要性。“做这一行仍是没有给苹果供职那么酷，”他说，“但我想人们认识到这个职业的重要性了，这让它显得有点酷。”
“或许说我期望是这样。”他笑道，“我有个9岁大的女儿了。因而我想要做某种她会觉得很帅的东西，那是我的终极方针。”
