改進電池，助推電動汽車

電動汽車無法成為主流汽車的原因有很多，然而其中一個問題是可以肯定的，就是過于昂貴的電池。

根據美國能源部最近的估計，電動汽車和混合動力汽車若想和燃氣驅動汽車競爭，電池的價格就需要降低50%到80%。要達到這個數字，可能需要發明全新品種的電池，不過，通過改進驅動當前電動汽車的鋰離子電池的方法來實現這一目標的可能性也很大。

到2015年，美國將可能生產出用于50萬輛電動汽車的電池組。然而今年，由于昂貴的價格，插電式混合動力汽車的銷量還不及上述數字的十分之一。這導致美國先進的電池制造商陷入困境。A123系統公司倒閉。陶氏化學（DOW）表示，它的電池合資公司陶氏柯卡姆公司（Dow Kokam）的業績也大幅下降。此外，意在為雪佛蘭沃藍達提供電池的樂金化學（LGChem）工廠已經建成，但工廠正在閑置，等待供貨需求的上升。

電動汽車的運行成本要比燃氣汽車低，但是這點價格優勢與其昂貴的電池相比就顯得微不足道。為雪佛蘭沃特提供的電池組要8000美元，為尼桑聆風供電的大電池組要12，000美元。

麥肯錫最近的一項研究表明，到2025年，僅僅通過電池生產規模的提升，以及由競爭導致的元器件成本下降，還有鋰離子電池能量密度的加倍（這會讓材料成本降低），聆風電池的成本可能會下降到低于4000美元的水平。

創業公司Envla Systems已經完成了鋰離子電池單元的樣機，這種電池的存儲容量大約是傳統鋰離子電池的兩信，并且它還能實現幾百次的反復充電。關鍵的是，這種電池和傳統電池很相似，可以在現有的生產設備上生產。公司表示，這項技術還需要繼續探索，要想真正使用在電動汽車中，還需要二到三年的時間。

戴爾豪西大學的鋰離子電池研究人員杰夫達恩（JeffDahn）表示，在聆風和沃特中使用的特殊扁平型的鋰離子電池是使用最新的先進設備生產出來的，這種生產設備的生產速度相對比較慢。更為傳統的柱狀鋰離子電池因為使用了更快的生產設備，并大規模地提高生產水平，成本大概只是上述電池的一半。達恩（Dahn）還補充道，很多元器件成本過高，例如電池中用于分離電極的塑料薄膜。

“你不能說這些分離元器件成本降不下來?！?/p>

并不是每個人都認同通過降低鋰離子電池的成本來達到電動汽車可以和燃氣汽車競爭，豐田就是其一。他們正在研究針對電池設計更為激進的改變。一種可能就是正在研究的用固態材料取代傳統鋰離子電池中的液體電極，這種改變可以使電池的系統設計化繁為簡，降低成本。來自豐田的消息稱固態電池和其他的技術可以縮減電池組尺寸的80%。Sakti3是一個正在起步并和GM有密切關系的公司，他們也在致力發展固態電池。CEO安·馬里·塞斯里說道就在最近，他們開始移交用于測試的電池樣機給潛在客戶了。

24M位于馬薩諸塞州的劍橋，是一家處于初始階段的創業公司。他們正采用一種不同的方式：并非使用整體固態電池，而是研發用于連接鋰離子電池和燃料電池的通道，通過電泵輸送泥狀液體，充當電池的電極。儲能材料可以存儲在廉價的容器中，然后用泵輸送到小型設備中用于發電。

這樣的設計固然新奇，然而固態電池和24M的技術還是基于已被熟知的鋰離子化學原理。比起更為激進的非鋰離子化學技術方法，這樣做的商業風險要低很多。但是，取代鋰離子電池的其他辦法或許值得冒險一試，因為它們的理論能量密度值是現今電動汽車電池的幾倍。

這類方法有很多，包括鋰-硫，鋰-空氣，鋅-空氣以及鎂離子。然而，每個方法好像都有自己獨特的問題。例如，鋰-空氣電池可以到達10信傳統鋰離子電池的能量（可達到汽油的能量密度），然而使用金屬鋰有時會非常危險，而且也不能對它們多次反復充電。

即使新技術的諸多問題可以在實驗室里解決，但是要實現大規模的生產，可靠的電動汽車供電可能還需要幾十年的時間。在解決這些挑戰的過程將為傳統的鋰離子電池技術提供很長的改進時間。

連通意識的碳微電極 凱文·布利斯

將人類大腦與計算機相連，不光是一個生物學問題，也是一個材料科學問題。接口既要足夠精細，不會損傷神經組織，又要足夠堅韌，可以維持數十年。什么樣的接口才能達到要求？

科研人員研制出一種“神經接口”，由單根碳纖維制成，外有化學涂層與腦中的蛋白質隔開。

這種新型微電極的直徑僅7微米，用于記錄單個神經元發放的信號。這也是目前為止最細的電極，比過去研究動物大腦所用的傳統金屬電極大約細了100倍。

“我們當時想看看能不能徹底改變移植技術。”匹茲堡大學的研究人員、文章的第一作者Takashi Kozai說，“我們希望看到一種耐用70年的電極?！痹撐慕瞻l表在《自然一材料學》上。

科研人員需要耐用的電極來改善腦機接口。根據初步研究，腦機接口系統可以讓癱瘓人士得以控制機械臂或者鼠標。當大鼠運動胡須或四肢癱瘓者試圖運動手臂時，神經元會產生電信號，而科研人員用電極記錄下單個腦細胞的發放，試圖解碼表征這些運動的信號。

匹茲堡大學另一名未參與該項目的腦機接口專家安德魯·施瓦茲表示：“這很好地證明了，這些纖維可以被隔開（并且）具有有效的記錄表面。”不過他也提醒說，要把這么纖細、柔韌的電極插進腦組織并固定，不是件容易的事。施瓦茲提到，在研究項目中，好些動物的記錄出了問題。

施瓦茲說，人們普遍認為小纖維是“好東西，因為大腦似乎會‘忽略’它們的存在?！眰鹘y電極由于受周圍疤痕組織的影響通常用了幾年就不能繼續記錄信號了。為了讓電極更好用，科研人面還在電極的尖端涂了一種聚合物，幫助電極拾取電信號。

在人體志愿者身上開展的實驗中，施瓦茲采用了一種名叫“猶他電極組”的技術，這種技術已有15年歷史，是把大約100根金屬電極剛性排列在大小和計算機鍵盤上的字母Q相當的面積內。

最新工作由Daryl Kipke領導的密歇根神經工程實驗室所完成，他本人還在出售神經記錄儀的公司NeuroNexus擔任CEO。Kipke說已經提交了一項和該研究有關的專利申請。