更好的电池是电动汽车的关键，它可以一次充电行驶数百英里，但现有技术的进步令人恼火地缓慢，突破性进展遥遥无期。然而，一种组织现代电池内部结构的新方法有可能使此类电池的储能能力翻倍。
这个想法来自于麻省理工学院教授Yet-Ming Chiang，当时他在他于2001年共同创立的电池公司A123 Systems休假。如果有一种方法可以将所谓的液流电池（将液体电解质推过电池）的最佳特性与当今最好的锂离子电池（已经用于我们的消费电子产品中的那种）的能量密度结合起来，会怎么样呢？
液流电池将能量存储在液体电解质罐中，能量密度较差，能量密度是衡量它们可以存储多少能量的指标。它们的一个优点是，扩大规模很简单：您只需构建一个更大的储能材料罐即可。
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Chiang和他的同事构建了一个工作原型电池，它的能量密度与传统的锂离子电池一样，但其存储介质本质上是流动的，就像液流电池一样。 Chiang称之为“剑桥原油”——一种黑色浆液，由纳米级颗粒和储能金属颗粒组成。
如果您可以在电子显微镜下可视化剑桥原油，您会看到由相同材料制成的灰尘大小的颗粒，这些材料构成了许多锂离子电池中的负极和正极，例如钴酸锂（用于正极）和石墨（用于负极）。
在这些相对较大的颗粒之间，悬浮在液体中的是纳米级碳颗粒，这是这项创新的秘诀。它们聚集成海绵状网络，形成“液体导线”，连接电池的较大颗粒，离子和电子存储在其中。 结果是一种可以流动的液体，即使其纳米级组件不断维持电子在其储能介质颗粒之间移动的路径。
“这真是一种独特的电气复合材料，”Chiang说。“我不知道还有什么东西像它。”
电池的工作材料可以流动这一事实引发了一些有趣的可能，包括配备这些电池的汽车可以开到服务站并加满剑桥原油以替换其电量的想法。 Chiang在该项目上的合作者，麻省理工学院的W. Craig Carter 建议，用户或许可以更换类似于装满电解质的丙烷罐的东西，而不是在插座处充电。
然而，将带电电解质转移到他的电池中和从电池中转移出来并不是 Chiang 正在追求的首个商业应用。 他已经与 Carter 和企业家 Throop Wilder 共同创立了一家名为 24M Technologies 的新公司，以将该团队的工作推向市场。 Carter 和 Chiang 对该公司将首先发布什么守口如瓶，但他们强调这些电池非常适合电网存储应用。 Chiang 说，即使是相对少量的存储也可以对风能和太阳能等间歇性能源的性能产生重大影响。 基于他的设计的公用事业规模电池的能量密度至少是传统液流电池的 10 倍，使其更紧凑且可能更便宜。
然而，剑桥原油要实现商业可行还有很长的路要走。 “一位怀疑论者可能会说，这种新设计提供的需要解决的难题远多于潜在解决方案可能带来的好处，”一所主要研究型大学的储能项目负责人说，他匿名发言，以免冒犯同事。 将流体泵入电池单元所需的所有额外机械装置都会给系统增加不必要的质量。 “泵、储罐、管道以及额外所需的电解质和碳添加剂的重量和体积可能会使 [该技术比] 最先进的技术更重。” 这些电池在时间和多次充放电循环中也可能不如传统的锂离子电池稳定。
一个更根本的问题是，这些新电池的充电时间会更慢——比传统电池慢两到四倍，Carter 说。 这给汽车带来了问题，汽车需要快速的功率传输。 一种解决方法可能是将其与传统电池或超级电容器配对，超级电容器可以在几秒钟内释放能量，以缓冲制动和加速期间的能量传输。
然而，这种新设计是有希望的。 Drexel 大学材料工程师 Yury Gogotsi 说，在“颗粒流体”中存储能量的系统应该与几乎任何电池化学物质兼容，使其成为该领域未来创新的倍增器。 “它开辟了一种设计电池的新方法，”Gogotsi 说。