隨著電動(dòng)汽車和各種電子設(shè)備的大量應(yīng)用，瑞士信貸銀行的報(bào)告預(yù)計(jì)，全球鋰需求量正在以每年12%的速度上漲。世界正在變得越來(lái)越智能和移動(dòng)化，美國(guó)從事全球市場(chǎng)調(diào)研的盧辛特爾咨詢公司的另一項(xiàng)研究報(bào)告指出，2018年電池產(chǎn)業(yè)將成為一個(gè)規(guī)模達(dá)到860億美元的巨大的全球市場(chǎng)。同時(shí)，一些專家認(rèn)為幾十年內(nèi)鋰礦就會(huì)出現(xiàn)匱乏。
是不是注定了我們必須在美觀與續(xù)航能力之間作選擇？一些移動(dòng)設(shè)備專家認(rèn)為，不出幾年移動(dòng)設(shè)備的電池設(shè)計(jì)方面就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)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(dòng)設(shè)備的性能提高數(shù)倍。
石墨烯助力 超級(jí)電池技術(shù)研究哪家強(qiáng)？
無(wú)數(shù)人在討論電池的問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，人們期待的新一代電池技術(shù)包含以下的要素：容量提升、體積變小、充電效率更高、充電方式更方便、節(jié)能環(huán)保。而現(xiàn)如今被廣泛使用的鋰電池，若想要提升容量，只能依靠增加體積，這又與智能設(shè)備“越來(lái)越小”的趨勢(shì)形成對(duì)立。
美國(guó)伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所
美國(guó)伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)所的化學(xué)工程師埃爾頓·凱恩斯設(shè)計(jì)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(chǔ)存的電量是傳統(tǒng)電池的2到5倍。此外，凱恩斯和他領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行了1500次的充放電試驗(yàn)后證實(shí)，這種電池僅僅喪失了不到一半的儲(chǔ)電能力，這是目前最好的鋰電池才能達(dá)到的水平。
美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室梁誠(chéng)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(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)會(huì)通過(guò)溶解多硫化物從而幫助鋰離子在電池中傳導(dǎo)，但使用壽命短。新的設(shè)計(jì)方法首先合成出一種富含硫的新物質(zhì)，并將其作為電池的陰極，隨后再將其同由鋰制成的陽(yáng)極和固態(tài)電解質(zhì)結(jié)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(zhì)不僅消除了硫溶解的問(wèn)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(zhì)電池的能量密度是鋰離子電池的4倍。
加州大學(xué)河濱分校
加州大學(xué)河濱分校的一組科研人員開(kāi)發(fā)出了一種新架構(gòu)的硅陽(yáng)極，應(yīng)用在鋰電池中可以使充電過(guò)程快16倍。新的設(shè)計(jì)構(gòu)建于3D結(jié)構(gòu)的錐形碳納米管材料上。可以使電池比原來(lái)輕40%，卻能攜帶比原來(lái)多60%的電量，一次充電時(shí)間只需要大約10分鐘。
以色列的StoreDot科技公司
在縮短充電時(shí)間問(wèn)題上，以色列的StoreDot科技公司更勝一籌。在微軟Think Next大會(huì)上，這家在特拉維夫大學(xué)納米科技研究中心的基礎(chǔ)上新創(chuàng)辦起來(lái)的公司的負(fù)責(zé)人展示了他們新研發(fā)的充電技術(shù)。使用這個(gè)充電器，一部即將因電量不足關(guān)機(jī)的三星GALAXY S4手機(jī)充滿電的時(shí)間只需要30秒。這一充電設(shè)備采用的是由肽分子組成的生物半導(dǎo)體材料。研究人員將這些納米級(jí)的晶體加入到一種特殊的作為電解質(zhì)的溶液中。
試驗(yàn)似乎已經(jīng)證實(shí)了這一新技術(shù)能夠制造出更強(qiáng)大的電池，并縮小體積。公司創(chuàng)始人多龍·邁爾斯多夫認(rèn)為，這一技術(shù)進(jìn)步將推動(dòng)移動(dòng)設(shè)備行業(yè)真正的革命。如果這一技術(shù)能被采用，預(yù)計(jì)超級(jí)充電設(shè)備將在2016年進(jìn)入批量生產(chǎn)。
麻省理工學(xué)院初創(chuàng)公司SolidEnergy
近日據(jù)Forbes報(bào)道，隸屬于 MIT(麻省理工學(xué)院)的一個(gè)初創(chuàng)公司SolidEnergy 目前有了個(gè)方案，可以讓電池的續(xù)航能力顯著提高。
SolidEnergy 研發(fā)了一種特殊的鋰電池，它將能量密度提升到現(xiàn)有技術(shù)的兩倍，也就是說(shuō)，同等體積的電池，SolidEnergy 的電池有更多的電量。據(jù)悉，一般手機(jī)的能量密度在 560-580 Wh/L 左右，而 SolidEnergy 達(dá)到了 1337 Wh/L。
SolidEnergy 電池采用了超薄金屬陽(yáng)極，它的尺寸是現(xiàn)在常規(guī)電池石墨陽(yáng)極的五分之一以下。此外，該公司還研發(fā)出一種可以讓電荷在室溫下即可運(yùn)行的電解液。相比較而言，現(xiàn)有的鋰電池使用金屬陽(yáng)極，需要更高的運(yùn)行溫度。
超級(jí)電池必然會(huì)受到硬件廠商的青睞，事實(shí)上，包括蘋果在內(nèi)的多家廠商都對(duì) SolidEnergy 感興趣，這項(xiàng)電池技術(shù)也將率先在 Project Ara 上運(yùn)用。到今年下半年，會(huì)有多家手機(jī)廠商對(duì)該技術(shù)開(kāi)展測(cè)試。
SolidEnergy 的技術(shù)并不意在顛覆，在我們對(duì)電池的期待中，它也只完成了“增加電池容量”這一點(diǎn)，至于充電效率、環(huán)保等問(wèn)題，還有待更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
