移動科技對電池有一定的依賴性。我想這一點人人皆知,因為人們每晚都需要給移動設備充電。相比下一代商業電池,目前的鋰電池屬于輕量級、具有成本效益、可充電且能提供更高能量密度,是用于移動設備供電的標準產品。誕生于20世紀70年代的鋰電池技術正接近其理論極限,其性能已跟不上目前移動技術發展的步伐,以下幾點便是佐證:除了其繁瑣的夜間充電,最新的產品介紹都在規避電池問題,并不斷完善運行時間,包括無線充電和移動電池等。這僅僅是一個開端,尋求更好的電池之旅正在繼續。但同時,目前又存在緊迫性,因為電池受限的情況不僅僅在于消費類電子產品,還在于電動汽車行業和相關的清潔能源產業。2013年11月,美國能源局甚至投入1.2億美元,用于在未來的5年內開發一項改變行業游戲規則的電池技術,這項技術將會使電池的使用壽命延長5倍。這項舉措也引發了一系列的活動,以下便是有關未來電池發展的理念。
錫納米晶體鋰電池
電池通過共享一個共同的電子載體,將化學能轉換成電能。目前,鋰電池通過將鋰離子從負電極(陽極)發送至正電極(陰極),以此進行發電,反向亦然。電極通常由鈷、石墨、錳、鎳組成,其不吸收所有的鋰離子。錫是一種更為理想的電極,但錫晶體吸收離子后體積會比原來大三倍,而釋放離子后體積又會縮小,就像一塊海綿。為了處理體積變化,來自ETH Zurich(蘇黎世聯邦理工學院)無機化學實驗室和Empa(瑞士聯邦材料測試與研究實驗室)的科學家們開發了一款由小型錫晶體構成的納米材料,其可以有效地吸收和釋放鋰離子,因此可以將電池的功率提升一倍。
金屬空氣電池
金屬空氣類電池的金屬電極不與液體發生反應,而是與空氣中的氧氣發生反應,以此產生電流。而最具潛力的電極材料似乎是鋰和鈉,但鋁和鋅也被研究過。事實上,鋅空氣電池,如Renata ZA675DP6已經用于助聽器市場。
雖然鋰空氣電池的發展仍處于起步階段,但這項技術卻十分具有前景。從理論上講,鋰空氣電池比鋰電池的能量高5至10倍,故而對于電動汽車行業極富吸引力。鋰空氣電池的高能量可以使電動汽車行駛1000英里,而使用現有的鋰電池,行駛距離平均不過125英里。
理論而言,鈉空氣電池的能量比鋰空氣電池低,但卻更加穩固且更容易創建,且其比目前使用的鋰電池更具效率。有關鈉空氣電池的測試也表明,其實際儲存能量比鋰空氣電池要高。
液態金屬電池
Ambri公司由MIT(麻省理工學院)創立,得到了比爾·蓋茨的支持。其開發了一款使用熔鹽電解質的電池,并覆蓋在液態金屬中。液態金屬電極之間的差異——低密度負極和其它高密度正極便形成了電壓。Ambri也獲得了美國能源局高風險初級階段ARPA-E項目690萬美元的資助,旨在開發針對能源儲存應用程序的技術,使能源系統更加高效。
更多有關新電池的概念
其它新電池概念包括鋰-硫,其能量密度是目前鋰電池的3至5倍;還有綠色技術的糖動力生物電池,除了高能量密度,其也是下一代電氣化電池發展的新概念。這是一場競賽,究竟誰能勝過鋰電池脫穎而出,讓我們拭目以待。但無論誰是最終的王者,消費者都會受益無窮。
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