更好的電池是電動汽車的關鍵，它可以一次充電行駛數百英里，但現有技術的進步令人惱火地緩慢，突破性進展遙遙無期。然而，一種組織現代電池內部結構的新方法有可能使此類電池的儲能能力翻倍。
這個想法來自於麻省理工學院教授Yet-Ming Chiang，當時他在他於2001年共同創立的電池公司A123 Systems休假。如果有一種方法可以將所謂的液流電池（將液體電解質推過電池）的最佳特性與當今最好的鋰離子電池（已經用於我們的消費電子產品中的那種）的能量密度結合起來，會怎麼樣呢？
液流電池將能量儲存在液體電解質罐中，能量密度較差，能量密度是衡量它們可以儲存多少能量的指標。它們的一個優點是，擴大規模很簡單：您只需構建一個更大的儲能材料罐即可。
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Chiang和他的同事構建了一個工作原型電池，它的能量密度與傳統的鋰離子電池一樣，但其儲存介質本質上是流動的，就像液流電池一樣。 Chiang稱之為“劍橋原油”——一種黑色漿液，由奈米級顆粒和儲能金屬顆粒組成。
如果您可以在電子顯微鏡下視覺化劍橋原油，您會看到由相同材料製成的灰塵大小的顆粒，這些材料構成了許多鋰離子電池中的負極和正極，例如鈷酸鋰（用於正極）和石墨（用於負極）。
在這些相對較大的顆粒之間，懸浮在液體中的是奈米級碳顆粒，這是這項創新的秘訣。它們聚整合海綿狀網路，形成“液體導線”，連線電池的較大顆粒，離子和電子儲存在其中。 結果是一種可以流動的液體，即使其奈米級元件不斷維持電子在其儲能介質顆粒之間移動的路徑。
“這真是一種獨特的電氣複合材料，”Chiang說。“我不知道還有什麼東西像它。”
電池的工作材料可以流動這一事實引發了一些有趣的可能，包括配備這些電池的汽車可以開到服務站並加滿劍橋原油以替換其電量的想法。 Chiang在該專案上的合作者，麻省理工學院的W. Craig Carter 建議，使用者或許可以更換類似於裝滿電解質的丙烷罐的東西，而不是在插座處充電。
然而，將帶電電解質轉移到他的電池中和從電池中轉移出來並不是 Chiang 正在追求的首個商業應用。 他已經與 Carter 和企業家 Throop Wilder 共同創立了一家名為 24M Technologies 的新公司，以將該團隊的工作推向市場。 Carter 和 Chiang 對該公司將首先發布什麼守口如瓶，但他們強調這些電池非常適合電網儲存應用。 Chiang 說，即使是相對少量的儲存也可以對風能和太陽能等間歇效能源的效能產生重大影響。 基於他的設計的公用事業規模電池的能量密度至少是傳統液流電池的 10 倍，使其更緊湊且可能更便宜。
然而，劍橋原油要實現商業可行還有很長的路要走。 “一位懷疑論者可能會說，這種新設計提供的需要解決的難題遠多於潛在解決方案可能帶來的好處，”一所主要研究型大學的儲能專案負責人說，他匿名發言，以免冒犯同事。 將流體泵入電池單元所需的所有額外機械裝置都會給系統增加不必要的質量。 “泵、儲罐、管道以及額外所需的電解質和碳新增劑的重量和體積可能會使 [該技術比] 最先進的技術更重。” 這些電池在時間和多次充放電迴圈中也可能不如傳統的鋰離子電池穩定。
一個更根本的問題是，這些新電池的充電時間會更慢——比傳統電池慢兩到四倍，Carter 說。 這給汽車帶來了問題，汽車需要快速的功率傳輸。 一種解決方法可能是將其與傳統電池或超級電容器配對，超級電容器可以在幾秒鐘內釋放能量，以緩衝制動和加速期間的能量傳輸。
然而，這種新設計是有希望的。 Drexel 大學材料工程師 Yury Gogotsi 說，在“顆粒流體”中儲存能量的系統應該與幾乎任何電池化學物質相容，使其成為該領域未來創新的倍增器。 “它開闢了一種設計電池的新方法，”Gogotsi 說。