电池技能达到极限了吗?

2015-10-29 08:01:52   来源：新银    分享到：

曩昔20年间发作的科技腾跃真实令人张口结舌。核算机现已从功利主义的盒子改变为由金属和玻璃构成的线条明亮的矩形，且小到可以放在口袋里。如今的设备要强壮得多，一款新式智能手表的核算才能比阿波罗登月飞船的都要强壮。但是，电池是别的一回事。

即使花费者电子产品制造商，从苹果到三星，为了让设备具有更长的电池寿数出资了上百万美元的科研资金，科技本身却无法在将来几年就发作天翻地覆的改变。但这并不会减缓高度依靠电池的小配件数量不断上升的趋势。

为何电池技能停滞不前一向是研讨人员讨论的论题之一，许多人表明咱们现已抵达科学的极限。无论真正的因素是什么，花费者将需求竭尽全力高效利用需求电池驱动的设备。

两条进化路线

为了了解详细的状况，咱们有必要思考三个疑问：电池制造商的曩昔、如今以及将来面对的应战。美国加州高档电池草创公司恩维亚公司的联合创始人和事务开发主管迈克尔·辛库拉(Michael Sinkula)发现1995年电池里存储的能量一向未发作特别明显的改变，直到十多年后2007年电池存储的能量才翻了一倍。自那时起，电池能量的添加从未超越30%。恩维亚信任直到2021年大多数电池存储的能量也许都不会翻倍。

但是，一台规范的手提电脑可以运转长达10小时，这是为何呢？通常来说科技前进源于两个单独的推动力：不断地减小每一个零部件的巨细和不断改进办理一切部件的软件。一台电脑的大脑是它的微处理器，芯片可认为制作图片，或许辅佐Facebook更新你老友的生日状况进行必要的杂乱核算。在曩昔的几十年，工业界一向在尽力减小处理器的体积。跟着它们变得越来越小，它们所耗费的能量越来越少，因而电池寿数越来越长。

但电池另当别论。本质上来说，它们是金属和化学物质的集合。连通电池意味着会有电流通过。而化学进程面对的一个疑问就是做的越小并不意味着变得越好。你可以想象它为一瓶饮料：杯子里装的啤酒越少，你可以喝到的啤酒也就越少。

在此之前，首要的电池开展都源于运用了新资料。当资料从镍转化为金属锂后，花费性电子产品的电池寿数极大的延伸了。磷酸锂铁之父、现代电池开展的一名首要科学家约翰·古德伊夫(John Goodenough) 教授表明，如今的研讨首要重视于改进锂电池的寿数。“元素周期表十分有限，” 古德伊夫说道，因而前进和提高变得越来越艰难。

与1979年古德伊夫宣告取得了突破性发展使得现代电池变为也许的期间比较，如今研讨电池疑问的科学家数量明显要更多，但是，可以试验和研讨的新资料却现已缺乏。

智能手机可以继续运用一星期——而非只保持一天——所请求的是完全改造的科技，而这么的技能如今没有呈现。古德伊夫认为“延伸电池寿数的下一个战略如今仍是未知数。”

通往锂电池的路途

现代电池追溯到18世纪，其时科学家们意外发现了一种处理静电的办法——将金属棒刺进内部装满盐水、两端涂有箔层的瓶子。用一只手触摸瓶子外部，而金属棒触摸瓶子另一端，你就能体会触电的感觉了。

在《电池：便携式电源怎么引发了一场技能革命》一书中，亨利·施莱辛格（Henry Schlesinger）描写了科学家们怎么研讨这种名为莱顿瓶的设备。其间十分闻名的发明家是诗人珀西·比希·雪莱（ Percy Bysshe Shelley）。年轻时的雪莱在妹妹的协助下进行了试验。他还得到了老婆玛丽·雪莱的启示，后者在自个创造的小说《弗兰肯斯坦》里将电作为首要的情节规划。

就在小说《弗兰肯斯坦》出版后不久，安纳塔西欧·伏特（Alessandro Volta）发明晰第一个被广泛运用的电池伏打电堆，就是在铜板和锌板中心夹上用盐水浸过的卡纸或布片，一层一层堆起来的蓄电池。

当今的电池并未发作无穷的改变。切开电池内部，你可以看见由金属，例如锂制成的一种资料，和另一种资料（通常是碳）。两种资料之间是某种类似于伏特200年前运用的布片的物质——由液体或许胶体包裹的塑料，意图是防止金属发作相互作用，一起可以让原子自由移动。

当电池一端的金属丝与另一端的相触摸，就发作了回路，电子会移动，从而发作电流，致使灯泡发光、立体声音响发声或许锁上轿车车门。对如今的电子设备而言，最盛行的可充电电池锂离子电池现已被广泛运用了20多年。

商场快速增长

电池是科技的命脉。 依据欧洲闻名研讨机构法国Avicenne Energy的估计， 1990年，跟着锂离子电池涌入商场，全世界对电池的需求高达200000万兆瓦时。这相当于444亿个劲量极限AA锂电池，足以盘绕地球57次。截止20年后，也就是2013年，这一需求现已翻倍。

商场研讨公司Lux Research猜测截止2020年，仅用于驱动电子设备的电池花费将高达266亿美元，比2014年大概增长了30%。大多数需求来自智能手机和平板电脑，估计两者在将来6年将添加45%。用于交通，例如轿车的电池花费将翻倍，高达209亿美元。

思考到如此巨额的花费，研讨人员正在尽力改进电池寿数。即使如此，可以物质化的突破性发展寥寥无几。此外，几乎一切的首要研讨首要都重视于在轿车和电网方面的运用。

科技巨子，例如IBM，在加州圣何塞的阿尔马登研讨中心具有一支专门研制电池技能的科学家小组。2009年，IBM出资了50万美金请求几名研讨人员开发Battery 500项目：旨在打造一块可以支撑轿车跑500英里的电池，这意味着一次充电轿车就可以从旧金山行驶到洛杉矶，中途还能绕到沙滩上休息一会。

这一项意图关键是所谓的锂空气电池(The lithium-air battery)，这种电池并不是依靠碳和其它金属，而是以锂离子为主，IBM和他的合作伙伴信任他们可以创造一种充溢空气的容器，后者可以与锂发作相互作用从而发作电流。假如他们是准确的，那么这种空气电池的分量或也许减轻一半。

但其间存在一个疑问：为了实现能量的可继续和再充电进程，你有必要取得纯洁的空气，但咱们如今呼吸的空气充溢了污染物和水。“你需求机械装置净化空气。” IBM电池项目负责人温弗里德·维尔克(Winfried Wilcke)说道。这意味着这将添加电池的巨细、分量和杂乱性。

其它的科学家，包含来自美国麻省理工学院和德克萨斯州大学的研讨人员，都在思考运用其它资料，例如硅、硫和钠。但是许多有关的研讨和开发都是对于轿车规划。将这种技能运用于花费性电子产品也许还需求再多等几年。

有些消沉的科学家描写了一幅较为凄惨的远景，他们认为咱们现已达到了电池才能的极限。而其别人，例如美国加州电池草创公司Imergy Power Systems首席执行官比尔·沃特金斯(Bill Watkins)，则对电池的远景持乐观态度。“历来都不要轻视一群具有满足科研资金的博士们的才能。” 沃特金斯这么说道。

相关热词搜索：电池 深圳新银科技有限公司
上一篇：氢燃料电池能给手机充电?
下一篇：充电宝容量达到多少不能上飞机?