十年前，如果您除了手電筒或鬧鐘外還需要電池，那么您的選擇就非常有限。鋰離子電池在1990年代已進(jìn)入消費(fèi)電子領(lǐng)域，研究人員才剛剛開始探索其在某些汽車應(yīng)用中的潛力。

但是，即使在2010年，科學(xué)家和政策制定者也知道鋰離子電池并不是解決儲(chǔ)能挑戰(zhàn)的唯一解決方案。從重型卡車運(yùn)輸?shù)诫妱?dòng)飛機(jī)，到間歇性生產(chǎn)的可再生能源在電網(wǎng)上的大型安裝中的不同應(yīng)用，要求科學(xué)家在化學(xué)和技術(shù)方面進(jìn)行更廣泛的思考。

為了發(fā)現(xiàn)鋰離子電池以外的關(guān)鍵電池技術(shù)，能源部(DOE)成立了能源存儲(chǔ)研究聯(lián)合中心(JCESR)，這是一個(gè)由能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的能源創(chuàng)新中心，旨在將實(shí)驗(yàn)室，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界聚集在一起解決儲(chǔ)能方面的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。JCESR最初是為期五年而設(shè)計(jì)的，其任務(wù)是開發(fā)能夠在相同重量下顯著存儲(chǔ)更多能量，卻成本更低的電池。

在JCESR成立之初，這一挑戰(zhàn)促使人們尋找一種“魔術(shù)”-一種滿足特定能量密度和成本要求的電池，可以滿足多種應(yīng)用的需求。JCESR主任和Argonne杰出研究員George Crabtree表示：“起初，我們認(rèn)為我們可以找到一種可以全面應(yīng)用的化學(xué)物質(zhì)或一系列化學(xué)物質(zhì)。” “我們發(fā)現(xiàn)，無論我們最終設(shè)計(jì)哪種電池，一種千篇一律的方法永遠(yuǎn)無法真正起作用。”

Crabtree解釋說，其原因之一是不同類型的電池應(yīng)用需要不同種類的權(quán)衡。一個(gè)對飛機(jī)有益的電池需要能夠存儲(chǔ)和產(chǎn)生非常大量的能量(是鋰離子能量的幾倍)，同時(shí)還要非常安全。他說，另一方面，成本并不是一個(gè)重要因素，因?yàn)楹娇展镜倪\(yùn)營成本使其資本成本相形見war。

相反，用于汽車和輕型卡車的電池只需要存儲(chǔ)足夠的能量即可在充電之前行駛數(shù)百英里，但是理想情況下，它們需要能夠快速充電，并且安全且成本低廉。