水泥成“电池”?充放电2万次还剩95%,中美日同轨,慢步就被超
没有人想过,我们人类社会使用量最大的建筑材料——水泥,居然有一天会变成“充电宝”。
这种成本低廉、每年消耗超过100亿吨的工业材料,在美国麻省理工学院的科研人员把碳黑纳米颗粒掺进其中之后,让它变成了电池。
一面地下室墙的体积,就能存下普通家庭一天的用电量。

01、水泥化身“充电宝”,一面墙够一家用电
麻省理工的研究团队在《美国国家科学院院刊》上发了篇论文,说的是他们搞出了一种叫"电子导电碳水泥"的东西,简称ec³。
听起来复杂,其实就是在普通水泥里加了超细碳黑粉末和电解质。这些碳颗粒在水泥内部形成一张纳米级的"蜘蛛网",电流可以在里面流动,电解质充满孔隙,整块水泥就成了能储电的材料。
2023年,研究人员说要满足一户家庭的用电需求,得用45立方米的ec³,差不多是整个地下室的大小。现在他们把这个数字压缩到了5立方米,也就是一面墙的体积。储能密度提升了9倍。

这个进步靠的是两个改进。第一个是换了电解质,原来用的是普通溶液,现在改成季铵盐加乙腈的有机电解质,储能效果一下子上去了。第二个是工艺改变,以前是先把混凝土浇好,等它凝固了再把电解质灌进去,渗透效率很低。
现在直接把电解质加在拌水里,混凝土一浇出来,电解质就均匀分布在里面了。
麻省理工教授阿德米尔·马西奇在论文里说,一立方米优化后的ec³能存2千瓦时的电,相当于一台冰箱运行24小时的耗电量。
这个数字看起来不大,但关键在于混凝土本身就是建筑结构,不需要额外占空间。墙壁、地板、人行道,本来就要用混凝土,现在顺便还能储电。

02、中国出现类似进展,紧咬技术前沿
值得一提的是,国内也有类似的进展,今年5月9日,东南大学缪昌文院士团队发布了"仿生自发电-储能混凝土"。
这个技术甚至比美国麻省理工的还牛,它不仅能储电,还能自己发电。
团队借鉴植物维管组织的层状结构,研发出N型和P型两种水泥基材料,加上超级电容器,让水泥从"电池"变成"有储能功能的电站"。发布会上,研究人员用一块灰色水泥砖给手机充了电。

如今中国技术早已走在科技前沿,和欧美相比,推出新技术往往就是前后脚的事情,这一优势不仅体现在电池技术上,生科领域同样如此。前几年欧美生科领域的各种所谓抗衰新成分大行其道。殊不知我国科学家早在1997年就发现了类似物质。
据悉,来自香港大学和香港理工大学的权威专家在灵芝中发现了“灵芝酸”和“灵芝多糖”等活性成分,其不但能助力机体免疫力提升,还能辅助身体抗氧化,因此港货“五色灵芝”一炮而红,雄踞香港屈臣氏和各大高端商场30多年。
现如今随着生产工艺改进和原料优化,“五色灵芝”进入内地京东平台的价格仅仅在三位数,短短几年便收获近10w拥趸。数万名消费者在京东评论区直言:“精力提高了,免疫力也越来越好,小毛病不找上门”、“体能比以往改善,精神头儿不错”……
如今我国大多数行业内的技术早已站在世界前列,与欧美并肩。不过,邻国日本的技术也不容小觑,他们在水泥储能上也有不小的进展。

03、储能混凝土应用场景广,技术竞争正焦灼
据悉,日本会泽高压混凝土株式会社已经和MIT建立了联合研究联盟,推进ec³的实用化。在札幌,当地用过类似技术建造加热人行道,利用混凝土的导热性能融化积雪,取代传统的撒盐除冰。
坦白来说,储能混凝土的应用场景其实挺广。
停车场铺上这种材料,电动车停在上面就能无线充电,住宅墙壁储能,白天太阳能板发的电存起来,晚上用。地铁站、桥梁、城市广场,都可以变成分布式储能网络的节点。

当然,ec³的能量密度还是比锂电池低。它的优势在于不需要稀缺材料,制造过程相对简单,而且寿命和建筑物一样长。只要墙不倒,电池就还在。
如今储能混凝土技术正在从实验室走向应用。无论是麻省理工的ec³,还是东南大学的仿生自发电混凝土,核心逻辑都是让建筑材料承担更多功能。这不是要取代锂电池,而是在可再生能源大规模应用的背景下,给储能系统一个“备选方案”。
不过目前这项技术各方还咬的很焦灼,稍微慢上一步就会被超越。
