如果绿色能源要取代化石燃料，便携式能源需要变得更高效、更便宜。然而，随着电子产品变得更强大和更小，电池正努力跟上步伐。在很大程度上，这是因为在降低成本的同时，将越来越多的能量装进轻型锂离子电池变得越来越困难。
很少有人能比领导Argonne储能科学合作中心(ACCESS)的首席电池科学家Venkat Srinivasan更好地理解这些问题和可能的解决方案。
他说:“许多汽车公司都在生产行驶里程为200英里的电动汽车。成本已经下降，但他们面临的最大问题是电池成本仍然过高。“(电动汽车)比同类的汽油驱动汽车更贵。我们必须找到降低电池成本的方法。
这个问题不仅限于汽车。它也影响到房屋。虽然在电网的某些领域，锂离子电池可以在价格上展开竞争——比如在加州，锂离子电池的成本低于建造昂贵的长距离输电线路的成本——但对普通家庭来说，这些电池的成本仍然过高。
说,“如果,我希望我家屋顶上的太阳能电池在车库里,这些电池的成本已经很低的经济意义的顺序50美元每千瓦小时,甚至30美元一千瓦时州非常低成本电力,”斯说。问题是现在的电池每千瓦时大约要200美元。价格必须下降4到5倍。
解决办法是，在不断改进锂离子电池的同时，找到一种方法，让锂离子电池能够更经济地储存更多的能量，同时利用新材料进行创新。
正在探索的一个领域是固态设备，其中液体电解质电池被固体电池所取代。斯里尼瓦桑说，首先，这类设备更安全。虽然液体锂离子电池如果过热会迅速起火，但研究中较为稳定的固态锂离子电池则代表着回到了过去，尽管它是可充电的。
“二三十年前，我们所有人都戴着含有锂金属电池的手表。我们的手电筒和相机都装有锂金属电池。但它们是不可充电的，”斯里尼瓦桑说。
试图给这些固态电池充电会导致锂形成树枝状针状结构，从而导致电池短路，从而使电池升温并引发火灾。为了解决这个问题，我们可以把树突想象成树根。
“你可以阻止根的生长:你只要在它旁边放一个重钢板——瞧!”你就完成了。我们总能从机械上找到非常强的材料，把它们放入电池中，阻止树突的生长。问题一直是这种材料的导电性很差，”斯里尼瓦桑说。
但几年前，日本的研究人员发现了一种亚硫酸盐玻璃材料，这种材料不仅足以抵抗树枝状突起，而且导电性非常好。这可能为解决这一问题提供了一种方法，并有助于开发可充电固态锂电池。
斯里尼瓦桑说:“我们一直在模拟它们的机械和电化学特性，看看能否得到合适的功率密度。”“我们还做了一些经济模型，试图计算出未来电池的成本。”如果你能用锂正极和亚硫酸盐基玻璃负极制造锂金属电池，这种玻璃是一种便宜的材料，成本可达每千瓦时80美元。斯里尼瓦桑解释说:“这是一个至关重要的门槛:我们需要这个数字，才能使电动汽车与汽油汽车并驾齐驱。”
斯里尼瓦桑和其他研究人员也在探索具有令人兴奋的潜力的其他可能性。
“我们着眼于长期的研发项目，比如镁离子电池。镁的电荷是+ 2，这意味着它可以储存比锂多一倍的电子。这是一个巨大的优势当涉及到能量密度，甚至当涉及到成本在一天结束的时候。但是很难找到这些离子的良导体，”他说。“人们也把氧视为阴极材料，但它通常只经过几次充放电循环就会失效。”
正如电池对绿色能源事业至关重要一样，电池技术要想成功，就必须具有成本效益。这一趋势无疑是朝着正确的方向发展的。但电池要完全与化石燃料竞争还需要一段时间。
