另一方面,目前全球在電池領域的研發(fā)不僅限于石墨烯,比如日本就在研發(fā)利用鎂生產(chǎn)性能更高、成本更低的蓄電池;瑞典有機構正研究利用碳纖維來提高鋰電池的性能。但這些新技術還需要多年才可能真正實用化。
電動汽車確實為人們出行提供了更多選擇,但總體上,電動汽車還遠未到取代傳統(tǒng)汽車的地步。電動汽車的購置成本相對傳統(tǒng)汽車沒有任何優(yōu)勢,唯一的競爭力就是充電成本比加油低,但如果油價一直維持在低位,加上充電站覆蓋的區(qū)域與加油站相比實在少得可憐,就難以打動大部分消費者。所以,迄今傳統(tǒng)汽車的銷量并未受太大影響。
對電動汽車行業(yè)來說,除電池的技術革新,還要盡快統(tǒng)一充電標準,并推動充電樁的大規(guī)模建設,只有這樣才能打消用慣傳統(tǒng)汽車的消費者對電動汽車揮之不去的疑慮。
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西媒稱,移動技術專家正致力于研發(fā)更耐用,充電時間更短的超級電池。
西班牙《趣味》月刊2014年11月號的文章說,能量,無所不在:車載衛(wèi)星定位儀、智能手機……一切改變了人際關系的移動設備都取決于電池是否更加耐用,以及是否能更有效地分配能量。要想做到這一點其實很難。事實上電池恰恰是這些高科技產(chǎn)品的致命弱點。近年來電池的續(xù)航能力已經(jīng)大大提高,但依然滿足不了各種便攜式設備的需求。聯(lián)想P780智能手機一次充電可保證持續(xù)使用43小時,一次通話所用的電量少于上網(wǎng)瀏覽或看一部電影所用的電量,但這樣的電池性能依然不夠完美。
美國阿爾貢國家實驗室的一項研究顯示,現(xiàn)在的一塊鋰電池所提供的電量已經(jīng)是1991年時的一塊鋰電池的1倍。但問題在于這樣一塊鋰電池的功率很大程度上卻取決于它的大小。從根本上說,以當前技術而言,更強的電池性能通常意味著更厚、更沉,甚至外形也和普通的不一樣。盡管如此,很多研究人員仍然堅信我們正在接近極限。
是不是注定了我們必須在美觀與續(xù)航能力之間作選擇?我們是不是必須無時不刻都帶著充電器?一些移動設備專家認為,不出幾年移動設備的電池設計方面就會出現(xiàn)質的飛躍,石墨烯的采用或鋰空氣電池的研發(fā)將讓現(xiàn)在的移動設備的性能提高數(shù)倍。
另一些人則質疑,這些進步與當前掌握的技術之間還距離甚遠。美國伯克利勞倫斯國家實驗所的化學工程師埃爾頓·凱恩斯設計的電池僅有一枚硬幣大小,采用的是鋰、硫磺和氧化石墨烯等易獲取的材料,儲存的電量是傳統(tǒng)電池的2到5倍。此外,凱恩斯和他領導的研發(fā)團隊在進行了1500次的充放電試驗后證實,這種電池僅僅喪失了不到一半的儲電能力,這是目前最好的鋰電池才能達到的水平。
美國橡樹嶺國家實驗室梁誠篤(音)研究員也利用了硫替代傳統(tǒng)電池采用的液態(tài)電解質。液態(tài)電解質會通過溶解多硫化物從而幫助鋰離子在電池中傳導,但使用壽命短。新的設計方法首先合成出一種富含硫的新物質,并將其作為電池的陰極,隨后再將其同由鋰制成的陽極和固態(tài)電解質結合在一起,便制造出這種能量密度較大的全固態(tài)電池。固態(tài)電解質不僅消除了硫溶解的問題,還避免了與鋰金屬接觸,所以安全性更高。新的固態(tài)電解質電池的能量密度是鋰離子電池的4倍。
麻省理工學院的化學物理學家阿馬多爾·梅嫩德斯·貝拉斯克斯選擇的是另一種辦法。2012年他展示了采用熒光分子材料制成的電池,將熒光分子安裝在電子設備的屏幕上,使其能捕捉光輻射,再將其散發(fā)出去。這項刊登于英國《能源與環(huán)境科學》雜志上的科研成果指出,利用這一技術可以充分采用環(huán)境光為移動設備提供能量。
梅嫩德斯指出,如果采用太陽能,移動設備就可以實現(xiàn)自我充電,一次充電的續(xù)航能力也會大大提升。更好的是,這一發(fā)明還能有利于能量循環(huán)回收,這也能提升電池的使用壽命。這是一個非常有必要考慮的問題,因為移動設備僅屏幕就會耗掉將近90%的電量。
雖然提升電池的續(xù)航能力,或減小耗能似乎是一個非常好的切入點,但這個問題其實還可能從另外的角度來解決,比如縮短充電時間。在這方面,碳納米管發(fā)揮著決定作用。從幾年前開始技術界就在研究采用碳納米材料的可能性。碳納米管的耐用性是最好的鋼材料的數(shù)百倍,重量更輕,而且還能縮短充電時間。
加州大學河濱分校的一組科研人員開發(fā)出了一種新架構的硅陽極,應用在鋰電池中可以使充電過程快16倍。新的設計構建于3D結構的錐形碳納米管材料上??梢允闺姵乇仍瓉磔p40%,卻能攜帶比原來多60%的電量,一次充電時間只需要大約10分鐘。
另一方面,目前全球在電池領域的研發(fā)不僅限于石墨烯,比如日本就在研發(fā)利用鎂生產(chǎn)性能更高、成本更低的蓄電池;瑞典有機構正研究利用碳纖維來提高
[責任編輯:趙卓然]
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