中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：西班牙《趣味》月刊2014年11月號(hào)的文章說，能量，無所不在：車載衛(wèi)星定位儀、智能手機(jī)……一切改變了人際關(guān)系的移動(dòng)設(shè)備都取決于電池是否更加耐用，以及是否能更有效地分配能量。要想做到這一點(diǎn)其實(shí)很難。事實(shí)上電池恰恰是這些高科技產(chǎn)品的致命弱點(diǎn)。近年來電池的續(xù)航能力已經(jīng)大大提高，但依然滿足不了各種便攜式設(shè)備的需求。聯(lián)想P780智能手機(jī)一次充電可保證持續(xù)使用43小時(shí)，一次通話所用的電量少于上網(wǎng)瀏覽或看一部電影所用的電量，但這樣的電池性能依然不夠完美。
美國阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究顯示，現(xiàn)在的一塊鋰電池所提供的電量已經(jīng)是1991年時(shí)的一塊鋰電池的1倍。但問題在于這樣一塊鋰電池的功率很大程度上卻取決于它的大小。從根本上說，以當(dāng)前技術(shù)而言，更強(qiáng)的電池性能通常意味著更厚、更沉，甚至外形也和普通的不一樣。盡管如此，很多研究人員仍然堅(jiān)信我們正在接近極限。
是不是注定了我們必須在美觀與續(xù)航能力之間作選擇？我們是不是必須無時(shí)不刻都帶著充電器？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。
另一些人則質(zhì)疑，這些進(jìn)步與當(dāng)前掌握的技術(shù)之間還距離甚遠(yuǎn)。美國伯克利勞倫斯國家實(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。
美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室梁誠篤（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。
麻省理工學(xué)院的化學(xué)物理學(xué)家阿馬多爾·梅嫩德斯·貝拉斯克斯選擇的是另一種辦法。2012年他展示了采用熒光分子材料制成的電池，將熒光分子安裝在電子設(shè)備的屏幕上，使其能捕捉光輻射，再將其散發(fā)出去。這項(xiàng)刊登于英國《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上的科研成果指出，利用這一技術(shù)可以充分采用環(huán)境光為移動(dòng)設(shè)備提供能量。
梅嫩德斯指出，如果采用太陽能，移動(dòng)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)自我充電，一次充電的續(xù)航能力也會(huì)大大提升。更好的是，這一發(fā)明還能有利于能量循環(huán)回收，這也能提升電池的使用壽命。這是一個(gè)非常有必要考慮的問題，因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備僅屏幕就會(huì)耗掉將近90%的電量。
雖然提升電池的續(xù)航能力，或減小耗能似乎是一個(gè)非常好的切入點(diǎn)，但這個(gè)問題其實(shí)還可能從另外的角度來解決，比如縮短充電時(shí)間。在這方面，碳納米管發(fā)揮著決定作用。從幾年前開始技術(shù)界就在研究采用碳納米材料的可能性。碳納米管的耐用性是最好的鋼材料的數(shù)百倍，重量更輕，而且還能縮短充電時(shí)間。
加州大學(xué)河濱分校的一組科研人員開發(fā)出了一種新架構(gòu)的硅陽極，應(yīng)用在鋰電池中可以使充電過程快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?？梢允闺姵乇仍瓉磔p40%，卻能攜帶比原來多60%的電量，一次充電時(shí)間只需要大約10分鐘。
在縮短充電時(shí)間問題上，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)。
可以肯定的是，未來幾年電池市場(chǎng)將不再是鋰電獨(dú)霸天下。從鋰這種金屬中可以獲得鋰鹽作為電解質(zhì)。全世界鋰的儲(chǔ)量大約為4000萬噸，但通常鋰鹽濃度較低。據(jù)美國國家地理協(xié)會(huì)估算，全球僅有約1300萬到1800萬噸的鋰可以商用。
全球最主要的鋰儲(chǔ)量位于玻利維亞、阿根廷和智利之間形成的三角地帶，而且南美洲還有大量未探明儲(chǔ)量。在北美、非洲和亞洲地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了鋰礦。2010年阿富汗宣布發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的鋰礦。
但是這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。隨著電動(dòng)汽車和各種電子設(shè)備的大量應(yīng)用，全球?qū)︿嚨V的需求也將大大增加。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。一些專家認(rèn)為幾十年內(nèi)鋰礦就會(huì)出現(xiàn)匱乏。但是現(xiàn)在，世界正在變得越來越智能和移動(dòng)化。美國從事全球市場(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)。
讓電池用得更久的小建議：
·不要總是等到耗光所有電量再充電，也不要永遠(yuǎn)充滿電，這反而會(huì)縮短電池的使用壽命。電池的使用壽命通常為3到5年。
·避免移動(dòng)設(shè)備過熱，過熱會(huì)降低電池的續(xù)航能力。
·如果移動(dòng)設(shè)備一段時(shí)間內(nèi)閑置，最好總是保持一半的電量。完全關(guān)機(jī)或電池電量為零有可能導(dǎo)致它永遠(yuǎn)不再工作。
·使用合適的充電設(shè)備。最理想的就是使用電壓和電流強(qiáng)度都與原始設(shè)備相同的充電器。
