另一方面,目前全球在電池領(lǐng)域的研發(fā)不僅限于石墨烯,比如日本就在研發(fā)利用鎂生產(chǎn)性能更高、成本更低的蓄電池;瑞典有機(jī)構(gòu)正研究利用碳纖維來(lái)提高

  另一方面,目前全球在電池領(lǐng)域的研發(fā)不僅限于石墨烯,比如日本就在研發(fā)利用鎂生產(chǎn)性能更高、成本更低的蓄電池;瑞典有機(jī)構(gòu)正研究利用碳纖維來(lái)提高鋰電池的性能。但這些新技術(shù)還需要多年才可能真正實(shí)用化。

  電動(dòng)汽車(chē)確實(shí)為人們出行提供了更多選擇,但總體上,電動(dòng)汽車(chē)還遠(yuǎn)未到取代傳統(tǒng)汽車(chē)的地步。電動(dòng)汽車(chē)的購(gòu)置成本相對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì),唯一的競(jìng)爭(zhēng)力就是充電成本比加油低,但如果油價(jià)一直維持在低位,加上充電站覆蓋的區(qū)域與加油站相比實(shí)在少得可憐,就難以打動(dòng)大部分消費(fèi)者。所以,迄今傳統(tǒng)汽車(chē)的銷(xiāo)量并未受太大影響。

  對(duì)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō),除電池的技術(shù)革新,還要盡快統(tǒng)一充電標(biāo)準(zhǔn),并推動(dòng)充電樁的大規(guī)模建設(shè),只有這樣才能打消用慣傳統(tǒng)汽車(chē)的消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)揮之不去的疑慮。

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  西媒稱(chēng),移動(dòng)技術(shù)專(zhuān)家正致力于研發(fā)更耐用,充電時(shí)間更短的超級(jí)電池。

  西班牙《趣味》月刊2014年11月號(hào)的文章說(shuō),能量,無(wú)所不在:車(chē)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(lái)電池的續(xù)航能力已經(jīng)大大提高,但依然滿(mǎn)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(guó)阿爾貢國(guó)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(wèn)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(shuō),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(wú)時(shí)不刻都帶著充電器?一些移動(dòng)設(shè)備專(zhuān)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(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。

  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(guó)《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(yáng)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(wèn)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(wèn)題其實(shí)還可能從另外的角度來(lái)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(kāi)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(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??梢允闺姵乇仍瓉?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。

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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