MIT突破性混凝土电池问世：储能密度提升十倍，一家5m³可用一整天

IT之家 10 月 5 日消息，麻省理工学院（MIT）宣布研发出一种新型导电碳混凝土（electron-conducting carbon concrete，简称 EC³），能够像电池一样存储和释放电能。

研究显示，该材料的能量密度相比此前成果提升了 10 倍，从而为建筑物变“储能电池”提供了可能。相关成果已于 2025 年 9 月 29 日发表在《美国国家科学院院刊》上（IT之家附 DOI:10.1073 / pnas.2511912122）。

据介绍，这种新材料由水泥、水、超细炭黑（含纳米级颗粒）和电解质组成，从而在内部形成导电纳米网络，用于能量的存储和释放。这意味着，未来普通的墙体、人行道，甚至桥梁都可以兼具建筑和能源存储功能。

根据实验数据，2023 年一个家庭一天的用电大约需要约 45 立方米的 EC³；而在采用新的电解质配方后，只需 5 立方米即可，相当于一个地下室墙体的体积。

MIT EC³ Hub 联合主任 Admir Masic 表示：“混凝土可持续性的关键在于开发‘多功能混凝土’。混凝土已经是全球最常用的建筑材料，我们为何不利用这种规模创造更多价值？”

在研究过程中，科研团队利用 FIB-SEM 层析技术逐层成像，发现炭黑在孔隙间形成类似分形的网络结构，使电解质能够渗透并促进电流流动。Masic 强调：“理解这些材料在纳米尺度上的‘自组装’方式，是实现新功能的关键。”

研究人员测试了多种电解质，其中海水也能发挥作用，这意味着 EC³ 在海岸工程和海上风电设施中具备应用潜力。

此外，科研团队改进了电解质加入方式，将其与水直接混合再进行浇筑，使电极更厚、更高效。实验表明，采用有机电解质后，1 立方米的 EC³ 可存储 2 千瓦时以上电量，足以让一台冰箱运行一整天。

为展示其潜力，科研团队还建造了一个小型 EC³ 拱门，该结构不仅能够承重，还能为 LED 灯供电。当结构受压时，灯光出现闪烁，研究人员认为这或许可以在未来用于实时监测建筑健康状况。

此前，EC³ 已在日本札幌的试验中用于加热人行道，利用其导热性融化积雪。如今 MIT 的最新成果进一步拓展了其在大规模储能中的应用前景。

论文第一作者 Damian Stefaniuk 表示：“我们最大的动机之一是推动可再生能源转型。太阳能只能在光照充足时发电，那么在夜晚或阴天如何满足用电需求呢？”

EC³ Hub 联合主任 Franz-Josef Ulm 补充说：“答案是必须具备储能和释放能量的方式。传统电池依赖稀缺或有害材料，而我们相信 EC³ 是一种可行的替代方案。”

合著者、康奈尔大学教授 James Weaver 也指出：“通过将现代纳米科学与古老的建筑基石结合，我们正在打开一扇新的大门，让基础设施不仅支撑生活，还能为生活供能。”