钜大LARGE | 点击量:1013次 | 2018年12月28日
电池技术的突破还有多远?
人类的发展过程,是对能源使用的过程,也是能源升级的过程,每一次科技的大规模进步,都与能源的升级和进步有着巨大的关系。
在中国,燧人氏开启了人类用火的时代,使人类开始了使用一次能源的时代,使人类可以使用植物木材中所储存的大量能源,这一古老的能源使用直到近两百年才被终结,这次能源革命来自于人类对煤的大量使用,虽然人类很早就发现了浅层煤,但在很长的时间里,人们仍然是依靠木材和来自于木材的木炭来获得能量。
同样,人类在约2000年前就已经发现了石油,班固《汉书》中就已经有了对石油的记载,但是直到近代19世纪以后,石油蒸馏技术的发现,才使石油的大规模使用成为可能,而现在,石油和煤炭早已成为了人类生存最为主要的两种能源,甚至人类一度担心石油和煤炭被用尽的风险。
据统计,人类在工业时代每年所燃烧的能量,比过去数千年总共燃烧的能量的总和还要多,这也是为什么近百年来地球温室效应不断加强,地强温度不断升高的重要原因,过去数百万年、甚至数亿年间太阳能量在地球上形成的大量的煤和石油,为人类的工业时代提供了足够的能源。
但油煤能源的最大问题就是其燃烧所带来的温室效应,并且其能源品质并不足够高,犹其在需要大量能源的今天,这些能源已经不足以满足人类对于能源的需求,犹其是航天、特种等特殊领域,对能源的要求就变的更高,同时为了满足人类需求的大量常规能源,而又不继续加剧温室效应,人类就必须探索新能源的使用。
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%
为了方便人类对能源的使用,对能源的保存和转储也是人类面临的重要问题,电能是非常好的中间能源,并且可以通过非燃烧的方式获得,风力、水力甚至核能都可以获得能源,但电力能源的存储仍然是大问题。
电力能源的特殊性在于,他并非一种物质能源,但人类通过电力能源和化学能源之间转化,发明了可以存储能源的电池,这使得人类有了可以保存这一能源的可能,人类庞大的现代文明系统其实是建立在电力系统上的文明,包括照明、通信、各种电子设备其实都是依赖于电力运转,因此,存储和快速转化电能,也是人类最为实际的需求。
因为电力可以快速接入到现代文明的系统中,就连提供机械能转换的电机,其体积和重量也要小于同功率的内燃机,而在电子机器人领域,电机更是必不可少,那么,如何方便快速的获取电能,就成为人类对于能源未来的期待方向,无线输电和电池技术成为两条可选的方案,由于无线输电技术目前还远远没有成熟,因此人类仍需要将希望放在电池上。
可以说,电池技术的发展已经成为制约人类发展的一个重要因素,没有合适的电源,人类就无法使通讯设备自由的续航,也无法使电动汽车达到令人满意的续航里程,在很多无法实现有线输电的场景下,都将会成为人类的限制。
人类在发展进程中,使用过多种多样的电池技术,依赖电解液的酸性和碱性电池,被电子设备大量采用的传统锂离子电池,还有近些年来一直处于研究使用中的氢燃料电池,都是人类在电池使用探索中的重要成果。
但是,目前的电池技术还远远无法满足人类的需求,犹其近年来,人类对新能源的渴望越来越迫切,电动车的发展也开始倒逼电池产业,要么解决电量的问题,要么解决充电速度问题,让这两个指标达到人们可以接受的范围内,否则,电能的移动化使用一直会是一句空话。
目前,人类已经将主要精力集中在石墨烯电池上,由于石墨烯材料可以使锂离子自由穿梭,这种能力不仅可以使电池的容量大大增加,重要的是其使的电池的真正快充成为可能,将电池的充电时间缩短至一分钟内,这将可能比汽车加油的时间还短,足够可以满足家用汽车的使用。
新电池技术使用,还可以增加特种航天电器的电量储存能力,大大减轻用于储存电量的电池重量,为特种和电子设备留出更大的空间,无人机的续航里程,更是可以通过电池技术的改进,真正实现全天候巡航,可以说,电池技术的突破,为人类带来的变化,将会是非常巨大的,而这一变化,也正在快速的变成现实。
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