今天，IBM Research将在材料科学创新的悠久历史基础上，推出一项新的电池发现。这项新研究可能有助于消除电池生产中对重金属的需求，并改变我们能源基础设施的许多元素的长期可持续性。
随着从汽车到智能电网等一切以电池为动力的替代能源的探索，人们对现有电池技术的可持续性仍存在重大担忧。
包括镍和钴等重金属在内的许多电池材料对环境和人道主义构成了巨大风险。特别是钴，这种在非洲中部很常见的矿物，由于开采过程中的粗心大意和剥削行为而受到抨击。
我们IBM Research的团队使用了三种新的、不同的专利材料，这些材料以前从未被记录在电池中，他们发现了一种新的电池的化学成分，这种电池不使用重金属或其他与来源有关的物质。
这种电池的材料可以从海水中提取，这为采用比目前的材料开采方法更少的侵入性资源技术奠定了基础。
正如这种新电池的组成一样，它的性能潜力也很有希望。在最初的测试中，它被证明是可以优化的，以超越锂离子电池的能力在一些单独的类别，包括更低的成本，更快的充电时间，更高的功率和能量密度，强大的能源效率和低易燃性。
新的电池设计可以在几个可持续发展的技术上超越锂离子电池
该设计是在IBM电池实验室发现的，它使用了一种不含钴和镍的阴极材料，以及一种具有高闪点的安全液体电解质。这种阴极和电解液的独特组合证明了在充电过程中抑制金属锂枝晶的能力，从而降低了可燃性，这被广泛认为是使用金属锂作为阳极材料的一个重大缺陷。
这一发现对电动汽车电池具有重要的潜力，例如，在可燃性、成本和充电时间等问题上发挥作用。目前的测试表明，为高功率配置的电池只需不到5分钟就能达到80%的充电状态。再加上采购材料的成本相对较低，快速充电、低成本电动汽车的目标可能成为现实。
在快速发展的飞行器和电动飞机领域，获得高功率密度的电池是至关重要的，因为这种电池可以快速扩展电力负载。当针对这一因素进行优化时，这种新电池的设计功率超过10,000 W/L，超过了最强大的锂离子电池。此外，我们的测试表明，这种电池可以设计为长寿命周期，使其成为智能电网应用和新能源基础设施的一个选择，其中寿命和稳定性是关键。
总的来说，这种电池不仅在之前列出的应用中表现出了超越现有锂离子电池的能力，而且还可以在一系列具体的好处上进行优化，包括:
从实验室到汽车、电解液和电池制造商
将这种新的电池从探索性研究商业开发早期阶段,IBM的研究与梅赛德斯-奔驰(mercedes - benz)研究和开发北美中央玻璃、电池电解液供应商之一,和四都,电池制造商,创建一个新的下一代电池发展的生态系统。虽然这种电池的大规模开发计划仍处于探索阶段，我们希望这种萌芽的生态系统将有助于使这些电池成为现实。
用人工智能加速材料的发现
接下来，该团队还实施了一种名为语义丰富的人工智能(AI)技术，通过识别更安全、性能更高的材料，进一步提高电池性能。利用机器学习技术，让人类研究人员从数百万数据点中获得洞见，为他们的假设和下一步提供信息，研究人员可以加快这一重要研究领域的创新步伐。
建立在材料科学探索和创新的历史上
利用材料科学、分子化学、电子工程、先进的电池实验室设备和计算机模拟等多学科方法，IBM研究所的电池实验室借鉴了IBM研究所促进材料科学发展的历史。
例如，IBM Research发明的化学放大技术帮助推动了摩尔定律的发展和进步，开创了一个更快、更便宜的半导体发展时代，如今半导体已成为电子设备的支柱。
当我们着手探索与电池相关的挑战的解决方案时——这也是可再生能源的某些障碍——我们利用了IBM Research强大的基础设施，它使我们能够在分子和原子水平上研究事物是如何工作的。这个基金会推动了我们在许多领域的领导地位。
例如，原子力显微镜是由IBM的研究人员率先发明的。这种方法使无数的科学家，包括我们的团队建立新的电池技术，以难以置信的精确水平研究材料之间的力量和运动。
结合这一材料创新和催化技术在从塑料回收到半导体制造等应用领域的专长，再加上对化学机理的深刻理解，使得IBM Research电池实验室的团队能够将这一激动人心的新电池技术投入使用。