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電池問題不應(yīng)忽視的三個(gè)重點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間 : 2017-06-10 瀏覽次數(shù) : 6618

“這些年來,每一項(xiàng)技術(shù)都有進(jìn)步,唯獨(dú)電池例外!怎么就沒人能發(fā)明出更好的電池呢?”最近似乎總能聽到這樣的,但從事實(shí)的角度說,在談?wù)撾姵氐膯栴}時(shí),電子產(chǎn)品愛好者們總是忽略了三個(gè)重點(diǎn)。

第一點(diǎn):你最容易想到的電池,恐怕只是手機(jī)或筆記本電腦上用的那種。不過,正如許多科學(xué)家所指出的,對于很多更加重要的問題,比如能源、交通、氣候變化,電池也是解決方案中的關(guān)鍵所在。

比如說,如今的電動(dòng)汽車只占到美國新車銷售量的1%。一個(gè)原因是它們的使用成本要高于燃油車。另一個(gè)就是里程焦慮——消費(fèi)者十分害怕在離家很遠(yuǎn)的地方電動(dòng)汽車突然沒電。目前研究者正在開發(fā)的成本更低廉、容量更大的電池,正是為了解決以上兩個(gè)問題。

然后是電網(wǎng)。電力不比自來水,一直候在水管里,只等你打開水龍頭。在你打開一盞臺燈時(shí),所需的電力一定是在此刻實(shí)時(shí)生成的。因此,供電單位每天都要應(yīng)對能源需求的巨大波動(dòng)。夜間時(shí)分,所有人都已入睡,用電需求幾乎下降至零;而下午5點(diǎn),人們紛紛下班回家時(shí),則會迎來用電高峰。實(shí)際上,電力公司常年維護(hù)著一批成本高昂、效率低下、使用頻度極低的備用發(fā)電廠(“尖峰負(fù)載發(fā)電廠”),就是為了處理需求的不定期激增,比如熱浪期間的情況。

接入電網(wǎng)的電池能夠平衡這些雜亂的波動(dòng)。也許更重要的是,電網(wǎng)電池可以在太陽當(dāng)空時(shí)存儲太陽能發(fā)出的電力,在大風(fēng)刮起時(shí)存儲風(fēng)能發(fā)出的電力,供我們需要時(shí)使用。畢竟迄今為止,我們還沒法讓太陽和風(fēng)配合我們的生活作息時(shí)間。

為人們所忽略的第二點(diǎn):我們的抱怨往往是沖著電池容量去的,即我們的電子產(chǎn)品需要多久充一次電。但事實(shí)上,容量(能量密度)只是電池行業(yè)著力提升的諸多方面之一而已。

我們還希望這些電池價(jià)格便宜、廢棄后對環(huán)境無害、使用壽命長(能夠反復(fù)充電幾千次)、體積小巧、輕盈(尤其是電動(dòng)汽車用的電池)、使用安全。一部自行爆炸的手機(jī),足以毀掉你一整天的心情,三星已經(jīng)為我們提供了例證。

總的來說,一塊電池不可能兼顧以上的所有優(yōu)點(diǎn)。但話說回來,我們也并不總是需要所有的優(yōu)點(diǎn)。比如說電網(wǎng)電池,就沒必要做得便攜小巧。那么這個(gè)領(lǐng)域就可以對其他電池種類敞開大門,比如液流電池:這種電池里有數(shù)個(gè)巨大容器,里面存儲著不同的化學(xué)溶液,溶液進(jìn)入一個(gè)反應(yīng)容器中交錯(cuò)流動(dòng)釋放電能。

又或者飛輪電池:使用鋼等材料制成多枚重達(dá)上千磅的碟片,在夜里,能源價(jià)格較低的時(shí)候,用電力驅(qū)動(dòng)它們在無摩擦的腔室內(nèi)(利用磁鐵懸浮在真空中)以每分鐘數(shù)千次的速度旋轉(zhuǎn),到了白天,工程師便可將它們所儲存的動(dòng)能以電力的形式重新釋放出來。

第三個(gè)重點(diǎn):數(shù)十年來,電池一直在不斷進(jìn)步。我們之所以沒有注意到這一點(diǎn),是因?yàn)樵诖似陂g,我們的設(shè)備也一直在變得越來越快,越來越強(qiáng)大,越來越耗能。

要知道,如果你有辦法把一塊現(xiàn)代的iPhone電池裝進(jìn)一部1995年產(chǎn)的手機(jī)里,只要充上一次電,大概就夠你用上一年的。

此外也有一些偉大發(fā)明已經(jīng)距離我們不遠(yuǎn)了。材料學(xué)家邁克·齊默爾曼(Mike Zimmerman)已經(jīng)成功地將電池中高度易燃的液體電解質(zhì)(離子會在電池充放電的時(shí)候通過液體電解質(zhì)來回游動(dòng))替換成一片特制的塑料薄膜。很快,我們就能看到不可燃也不會爆炸的電池了。

而且由于這樣的電池不會爆炸,齊默爾曼便可以使用鋰金屬來代替鋰離子,前者的能量密度要高出很多,只是用在如今的電解液電池中,實(shí)在太過危險(xiǎn)。很快,我們就有使用壽命更久的電池了。

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