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鋰電池為什么沒有出現(xiàn)革命性的電池技術突破?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年04月27日  

  智能手機在2011年出現(xiàn)了井噴式的發(fā)展,也正是從那年開始,中國的山寨手機市場開始走向死亡,毫無翻身之地。在以小米為首的以性價比著稱的手機廠商迅速掀起了一陣換機潮,抓住機會的那些手機廠商重新瓜分了中國的手機市場。

  與山寨機相比,智能手機可謂是在系統(tǒng)、軟件、便利性等各方面碾壓了山寨手機。但是唯一讓人詬病的地方,可能就是:一天一充或一天兩充的手機電池了!

  智能手機普遍用的是鋰電池,而鋰電池是在1991年由索尼發(fā)明出來的,鋰電池是迄今為止所有商業(yè)化使用的二次化學電池中性能最優(yōu)秀的電池,但現(xiàn)在看來,它似乎依舊不能滿足我們的使用需求!為什么鋰電池發(fā)明出來近30年了,科學界依然沒有出現(xiàn)革命性的電池技術突破呢?

  索尼發(fā)明的鋰電池以比能量高、循環(huán)壽命長、擁有較寬的充電功率范圍、倍率放電性能好等特點迅速贏得了市場的歡心。鋰電池的商用化,使現(xiàn)在的手機、筆記本等攜帶型電子設備的重量和體積大大減小。但經(jīng)過了二十多年的發(fā)展,不管是智能手機、平板電腦,還是如今的特斯拉電動車,所有電子設備使用的鋰電池技術,與索尼公司當年開發(fā)的鋰離子電池在技術使用上并無本質(zhì)差別。

  鋰電池中鋰離子的數(shù)量是固定的,而想要使電池使用時間變得更長,就必須增加電池數(shù)量,但這又意味著更重的設備、使用過程中更大的發(fā)熱量以及更高的過熱爆炸可能性。這也是手機在重度使用后,成為“暖手寶”的原因。如果想要更安全或者更便攜,就必須犧牲電池數(shù)量和使用時間。

  電池的發(fā)電原理我們并不陌生,不過是將化學能轉(zhuǎn)化為電能,雖然電池的系統(tǒng)原理簡單,但是進一步的革命性突破卻很難。為什么呢?因為電化學是實驗科學,而元素周期表和晶體數(shù)據(jù)庫翻來覆去的看也就那么幾種反應物!

  而且,就算找到了合適的反應物,也依舊有很多因素制約著這些反應物商用的可能性!

  壽命短不行!重量重不行!體積大不行!效率低不行!穩(wěn)定性差不行!發(fā)生副反應不行!不安全可靠不行!使用太麻煩不行!釋放能量太慢不行!成本太高更不行!

  保持能量密度就會犧牲效率,保持安全可靠就會增加成本,可充放電池的設計上存在著多種多樣的因素限制。而且即使有了方向,分析過程也無法輕易建立數(shù)學模型,最優(yōu)組合只能靠嘗試,只有經(jīng)過大量實驗,才能獲得各項參數(shù)的平衡。

  又由于電池系統(tǒng)復雜,實驗的細節(jié)多,周期性長,重現(xiàn)性差,所以耗時巨大卻收效甚微。

  技術從實驗室最終走近市場,要經(jīng)歷漫長的周期。即使在設計上微調(diào)電池的寬度,也會花費大量的成本,更別說貿(mào)然采用革命性技術,一旦失敗風險將難以估量!就像三星Note7的電池爆炸門事件,三星Note7還是采用的鋰電池呢,卻因為設計上的不合理,最后只能全球召回,而最終電池爆炸事件對他們公司造成了1443.19億元的經(jīng)濟損失!

  可喜的是,一些公司似乎找到了電池發(fā)展的新方向!

  2016年,ITRI公司發(fā)布了一款與斯坦福大學共同研發(fā)的可快充鋁電池URABat,據(jù)稱是一種更安全和更高效的鋰電池代替品。URABat電池完成一次充電僅用時1分鐘且充電循環(huán)次數(shù)可高達1萬次。

  智能設備的下一次革命性技術更新或許就是電池技術的進步了,或許那個時候“充電”這個名詞就不會存在了,手機、筆記本、特斯拉在出廠的那一刻就被賦予了足夠用到報廢的電量。

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