鉅大LARGE | 點擊量：464次 | 2022年02月23日
電池誰能稱霸!鋰空氣電池和燃料動力鋰離子電池備受期望!
自從20世紀中期計算機芯片發(fā)明以來，技術(shù)就一直在飛速進步，我們可以用一個故事來講述：摩爾定律。每2年芯片中的晶體管數(shù)量就會翻倍，其它技術(shù)也在進步，最終使得解決器的性能每隔18個月翻一倍。從摩爾定律被含義的那天起，到今朝已經(jīng)40多年了，它一直沒有被打破。一代人在電子范疇創(chuàng)造了驚人的進步，摩爾定律很好地詮釋了這些進步;在摩爾定律的推動下，智能手機已經(jīng)進入到億萬人的口袋，它比幾十年前最好的電腦還要強大幾千倍。
再看看設(shè)備中使用的電池，它的發(fā)展完全和摩爾定律不匹配。1991年索尼率先將鋰離子電池商用，到今天這門技術(shù)并沒有分明的改變。汽車使用的技術(shù)更為古老，內(nèi)燃發(fā)動機的基本設(shè)計、車用鉛酸蓄電池幾十年都很少改變。
縱觀設(shè)計的歷史，大多時候公司們根本沒有改變的欲望，行業(yè)一直運行得很好，我們很少去考慮電池?；乜?000年時，手機充一次電可以用好幾天。然而在過去的10年里，我們已經(jīng)進入了智能手機時代，電池的不足開始變得嚴重起來。與9年前喬布斯公布的iphone相比，蘋果最新的手機強大16倍，但它的續(xù)航時間依然不到一天。
新老手機之所以性能差距如此之大，緊要歸功于工程進步，它是通過提高解決器效能實現(xiàn)的，而不是因為電池更好。至于毫安時(在一定的放電時間下完全放電出現(xiàn)的電流)，iphone6s只比2007年第一代iphone提高了22%。
鋰離子電池挑戰(zhàn)
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
設(shè)計鋰離子電池很簡單。當電池充電時，電子流通過電路傳送到負極，吸引電解質(zhì)溶液中的鋰離子(一種可帶電粒子)。當我們使用電池時，離子會通過溶液轉(zhuǎn)移到負電極，它會釋放電流給設(shè)備充電。
這是相當基本的化學(xué)過程，結(jié)果就是很難改進。惟有幾種元素可以使用，而事實證明鋰是最適合的。要改進電池，方法就是改變電極和電解質(zhì)的化學(xué)成份，但改進是逐步進行的，而且隨著時間的推移改進會越來越難。盡管富有的科技公司不斷向電池投入資本，每年電池的性能依然只能提升5%。事實上，許多電池制造商發(fā)現(xiàn)要提升電池效能，最好的方法就是新增體積，讓它有更大的空間容納更多的離子。
有關(guān)許多人來說，這樣的方法顯然不夠好。智能手機最開始只是日常生活的緊要部分，今朝成了我們的基本需求。我們用它來支付錢款，用它來通信，用它來導(dǎo)航。倘若手機不能用，我們會很心煩。這還不算什么，當電動汽車、搶救生命的健康設(shè)備沒有電時后果更嚴重。照預(yù)測，太陽能將是將來的緊要能源，倘若沒有太陽，就要電池擁有很大的存儲容量才行。
替代產(chǎn)品
人們對電池越來越依靠，受到需求的推動，公司投入大量的時間和金錢開發(fā)鋰離子電池替代產(chǎn)品。
去年，劍橋大學(xué)科學(xué)家宣布獲得巨大沖破，它們開發(fā)了鋰空氣(lithium-air)電池，科學(xué)家宣稱新電池的性能是現(xiàn)有鋰離子電池的10倍。新技術(shù)筆直使用空氣中氧氣的部分電子，而不是使用存儲在電池一端的電子，他們宣稱電池的性能可以大幅提高，充電一次可以讓一輛電動汽車從倫敦開到愛丁堡。
劍橋科學(xué)家將這種鋰空氣電池稱為最終電池，其實這種設(shè)計幾十年前就出現(xiàn)了，但傳統(tǒng)的過氧化鋰設(shè)計被證明是不穩(wěn)定的，而且不支持多次充電。采用新的化學(xué)成份替代氫氧化鋰能減少耗電化學(xué)反應(yīng)的次數(shù)，使得電池可以反復(fù)充電2000次以上。
美國伊利諾斯州阿貢國家試驗室(ArgonneNationalLaboratory)的研究者上周宣布取得沖破，他們推出了超氧化鋰物電池，新技術(shù)處理了其它鋰空氣電池的許多緊要難題。新設(shè)計還要幾年才能投入商用，可能至少要10年時間。
還有一個辦法也許同樣行得通：不去開發(fā)更好的電池，而是尋找更好的辦法供應(yīng)能量。英國IntelligentEnergy公司宣稱在不久的未來可以在消費電子產(chǎn)品上使用氫燃料動力鋰電池。
IntelligentEnergy公司CEOHenriWinand說，采用新技術(shù)開發(fā)的原型電池能夠讓智能手機繼續(xù)用上一星期，可以讓無人機飛幾小時而不是30分鐘。它不要充電，燃料動力鋰電池可以在內(nèi)部互換。公司還與Suzuki合作開發(fā)搭載燃料動力鋰電池的滑板車，它還與一家新興智能手機商開發(fā)使用燃料動力鋰電池的產(chǎn)品。魏南德說：以后我們不用再按照電量來安排生活。他說采用燃料動力鋰電池的手機還有18個月就會出現(xiàn)。
有關(guān)依靠電池的消費者和公司來說，這樣的速度還是不夠快，燃料動力鋰電池可能要好多年才能形成主流。同時，一些技術(shù)公司依然在投資鋰離子電池技術(shù)，它們認為短時間之內(nèi)這是最好的選擇。
放眼全球，有許多公司大規(guī)模使用電池，特斯拉是其中的一個，它投資近50億美元在美國內(nèi)華達建造鋰離子電池廠。還有一些消費電子公司拒絕依靠沖破性技術(shù)，它們轉(zhuǎn)而重視無線充電技術(shù)或者快速充電技術(shù)，只要半小時或者一小時就可以將電池從0充到60%。
即使是最有希望的新電池暫時也還不可能取代鋰離子電池，新電池還要多年的探測，要法律的許可，然后才能進入到汽車和手機中。不論誰贏得競爭，它的電池都將是本世界最大的沖破之一。
