钜大LARGE | 点击量：562次 | 2021年08月29日
电池谁能称霸！锂空气电池和燃料动力锂电池备受期望！
自从20世纪中期计算机芯片发明以来，技术就一直在飞速进步，我们可以用一个故事来讲述：摩尔定律。每2年芯片中的晶体管数量就会翻倍，其它技术也在进步，最终使得解决器的性能每隔18个月翻一倍。从摩尔定律被含义的那天起，到今朝已经40多年了，它一直没有被打破。一代人在电子范畴创造了惊人的进步，摩尔定律很好地诠释了这些进步;在摩尔定律的推动下，智能手机已经进入到亿万人的口袋，它比几十年前最好的电脑还要强大几千倍。
再看看设备中使用的电池，它的发展完全和摩尔定律不匹配。1991年索尼率先将锂离子电池商用，到今天这门技术并没有分明的改变。汽车使用的技术更为古老，内燃发动机的基本设计、车用铅酸蓄电池几十年都很少改变。
纵观设计的历史，大多时候公司们根本没有改变的欲望，行业一直运行得很好，我们很少去考虑电池。回看2000年时，手机充一次电可以用好几天。然而在过去的10年里，我们已经进入了智能手机时代，电池的不足开始变得严重起来。与9年前乔布斯公布的iphone相比，苹果最新的手机强大16倍，但它的续航时间依然不到一天。
新老手机之所以性能差距如此之大，紧要归功于工程进步，它是通过提高解决器效能实现的，而不是因为电池更好。至于毫安时(在一定的放电时间下完全放电出现的电流)，iphone6s只比2007年第一代iphone提高了22%。
锂离子电池挑战
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
设计锂离子电池很简单。当电池充电时，电子流通过电路传送到负极，吸引电解质溶液中的锂离子(一种可带电粒子)。当我们使用电池时，离子会通过溶液转移到负电极，它会释放电流给设备充电。
这是相当基本的化学过程，结果就是很难改进。惟有几种元素可以使用，而事实证明锂是最适合的。要改进电池，方法就是改变电极和电解质的化学成份，但改进是逐步进行的，而且随着时间的推移改进会越来越难。尽管富有的科技公司不断向电池投入资本，每年电池的性能依然只能提升5%。事实上，许多电池制造商发现要提升电池效能，最好的方法就是新增体积，让它有更大的空间容纳更多的离子。
有关许多人来说，这样的方法显然不够好。智能手机最开始只是日常生活的紧要部分，今朝成了我们的基本需求。我们用它来支付钱款，用它来通信，用它来导航。倘若手机不能用，我们会很心烦。这还不算什么，当电动汽车、抢救生命的健康设备没有电时后果更严重。照预测，太阳能将是将来的紧要能源，倘若没有太阳，就要电池拥有很大的存储容量才行。
替代产品
人们对电池越来越依靠，受到需求的推动，公司投入大量的时间和金钱开发锂离子电池替代产品。
去年，剑桥大学科学家宣布获得巨大冲破，它们开发了锂空气(lithium-air)电池，科学家宣称新电池的性能是现有锂离子电池的10倍。新技术笔直使用空气中氧气的部分电子，而不是使用存储在电池一端的电子，他们宣称电池的性能可以大幅提高，充电一次可以让一辆电动汽车从伦敦开到爱丁堡。
剑桥科学家将这种锂空气电池称为最终电池，其实这种设计几十年前就出现了，但传统的过氧化锂设计被证明是不稳定的，而且不支持多次充电。采用新的化学成份替代氢氧化锂能减少耗电化学反应的次数，使得电池可以反复充电2000次以上。
美国伊利诺斯州阿贡国家试验室(ArgonneNationalLaboratory)的研究者上周宣布取得冲破，他们推出了超氧化锂物电池，新技术处理了其它锂空气电池的许多紧要难题。新设计还要几年才能投入商用，可能至少要10年时间。
还有一个办法也许同样行得通：不去开发更好的电池，而是寻找更好的办法供应能量。英国IntelligentEnergy公司宣称在不久的未来可以在消费电子产品上使用氢燃料动力锂电池。
IntelligentEnergy公司CEOHenriWinand说，采用新技术开发的原型电池能够让智能手机继续用上一星期，可以让无人机飞几小时而不是30分钟。它不要充电，燃料动力锂电池可以在内部互换。公司还与Suzuki合作开发搭载燃料动力锂电池的滑板车，它还与一家新兴智能手机商开发使用燃料动力锂电池的产品。魏南德说：以后我们不用再按照电量来安排生活。他说采用燃料动力锂电池的手机还有18个月就会出现。
有关依靠电池的消费者和公司来说，这样的速度还是不够快，燃料动力锂电池可能要好多年才能形成主流。同时，一些技术公司依然在投资锂离子电池技术，它们认为短时间之内这是最好的选择。
放眼全球，有许多公司大规模使用电池，特斯拉是其中的一个，它投资近50亿美元在美国内华达建造锂离子电池厂。还有一些消费电子公司拒绝依靠冲破性技术，它们转而重视无线充电技术或者快速充电技术，只要半小时或者一小时就可以将电池从0充到60%。
即使是最有希望的新电池暂时也还不可能取代锂离子电池，新电池还要多年的探测，要法律的许可，然后才能进入到汽车和手机中。不论谁赢得竞争，它的电池都将是本世界最大的冲破之一。
