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2009年蘋(píng)果重新設計MacBook Pro時(shí)，它采用了一種新型電池，使得電池續航能力比之前模型長(cháng)了40%。這款筆記本電腦可以維持7小時(shí)，足以看2遍電影《阿拉伯的勞倫斯》，蘋(píng)果營(yíng)銷(xiāo)總監菲爾·席勒（PhilSchiller）將這款電池稱(chēng)為“革命性的”，但事實(shí)上它的確如此嗎？ 過(guò)去20年間發(fā)生的科技飛躍實(shí)在令人瞠目結舌。計算機已經(jīng)從功利主義的盒子轉變?yōu)橛山饘俸筒ＡЫM成的線(xiàn)條明朗的矩形，且小到能夠放在口袋里�，F在的設備要強大得多，一款新型智能手表的計算能力比阿波羅登月飛船的都要強大。然而，電池是另外一回事。 即便消費者電子產(chǎn)品制造商，從蘋(píng)果到三星，為了讓設備擁有更長(cháng)的電池壽命投資了上百萬(wàn)美元的科研資金，科技本身卻無(wú)法在未來(lái)幾年就發(fā)生翻天覆地的變化。但這并不會(huì )減緩高度依賴(lài)電池的小配件數量不斷上升的趨勢。 為什么電池技術(shù)停滯不前一直是研究人員討論的話(huà)題之一，很多人表示我們已經(jīng)到達科學(xué)的極限。無(wú)論真正的原因是什么，消費者將需要竭盡全力高效利用需要電池驅動(dòng)的設備。 兩條進(jìn)化路線(xiàn) 為了理解具體的情況，我們必須考慮三個(gè)問(wèn)題：電池制造商的過(guò)去、現在以及未來(lái)面臨的挑戰。 美國加州高級電池初創(chuàng )企業(yè)恩維亞公司的聯(lián)合創(chuàng )始人和業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)主管邁克爾·辛庫拉(Michael Sinkula)發(fā)現1995年電池里存儲的能量一直未發(fā)生特別顯著(zhù)的變化，直到十多年后2007年電池存儲的能量才翻了一倍。自那時(shí)起，電池能量的增加從未超過(guò)30%。恩維亞相信直到2021年大多數電池存儲的能量可能都不會(huì )翻倍。 然而，一臺標準的手提電腦可以運行長(cháng)達10小時(shí)，這是為什么呢？ 一般來(lái)說(shuō)科技進(jìn)步源于兩個(gè)單獨的推動(dòng)力：不斷地縮小每一個(gè)零部件的大小和不斷改善管理所有部件的軟件。一臺電腦的大腦是它的微處理器，芯片可以為繪制圖片，或者輔助Facebook更新你好友的生日狀態(tài)進(jìn)行必要的復雜計算。在過(guò)去的幾十年，工業(yè)界一直在努力縮小處理器的體積。隨著(zhù)它們變得越來(lái)越小，它們所消耗的能量越來(lái)越少，因此電池壽命越來(lái)越長(cháng)。 但電池另當別論。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它們是金屬和化學(xué)物質(zhì)的集合。連通電池意味著(zhù)會(huì )有電流經(jīng)過(guò)。而化學(xué)過(guò)程面臨的一個(gè)問(wèn)題便是做的越小并不意味著(zhù)變得越好。你可以設想它為一瓶飲料：杯子里裝的啤酒越少，你能夠喝到的啤酒也就越少。 在此之前，主要的電池發(fā)展都源于使用了新材料。當材料從鎳轉化為金屬鋰后，消費性電子產(chǎn)品的電池壽命極大的延長(cháng)了。磷酸鋰鐵之父、現代電池發(fā)展的一名重要科學(xué)家約翰·古德伊夫(John Goodenough)教授表示，現在的研究主要關(guān)注于改善鋰電池的壽命�！霸刂芷诒矸浅Ｓ邢�，”古德伊夫說(shuō)道，因此進(jìn)步和提升變得越來(lái)越困難。 與1979年古德伊夫宣布取得了突破性進(jìn)展使得現代電池變?yōu)榭赡艿臅r(shí)期相比，現在研究電池問(wèn)題的科學(xué)家數量明顯要更多，然而，可以試驗和研究的新材料卻已經(jīng)匱乏。 智能手機能夠持續使用一周——而非只維持一天——所要求的是徹底革新的科技，而這樣的技術(shù)目前尚未出現。古德伊夫認為“延長(cháng)電池壽命的下一個(gè)策略目前還是未知數�！� 通往鋰電池的道路 現代電池追溯到18世紀，當時(shí)科學(xué)家們意外發(fā)現了一種處理靜電的方法——將金屬棒插入內部裝滿(mǎn)鹽水、兩端涂有箔層的瓶子。用一只手接觸瓶子外部，而金屬棒接觸瓶子另一端，你就能體驗觸電的感覺(jué)了。 在《電池：便攜式電源如何引發(fā)了一場(chǎng)技術(shù)革命》一書(shū)中，亨利·施萊辛格（Henry Schlesinger）描述了科學(xué)家們如何研究這種名為萊頓瓶的設備。其中非常著(zhù)名的發(fā)明家是詩(shī)人珀西·比�！ぱ┤R（Percy Bysshe Shelley）。年輕時(shí)的雪萊在妹妹的幫助下進(jìn)行了實(shí)驗。他還得到了妻子瑪麗·雪萊的啟發(fā)，后者在自己創(chuàng )作的小說(shuō)《弗蘭肯斯坦》里將電作為主要的情節設計。 就在小說(shuō)《弗蘭肯斯坦》出版后不久，安納塔西歐·伏特（Alessandro Volta）發(fā)明了第一個(gè)被廣泛使用的電池伏打電堆，就是在銅板和鋅板中間夾上用鹽水浸過(guò)的卡紙或布片，一層一層堆起來(lái)的蓄電池。 當今的電池并未發(fā)生巨大的變化。切開(kāi)電池內部，你可以看見(jiàn)由金屬，例如鋰制成的一種材料，和另一種材料（一般是碳）。兩種材料之間是某種類(lèi)似于伏特200年前使用的布片的物質(zhì)——由液體或者膠體包裹的塑料，目的是防止金屬發(fā)生相互作用，同時(shí)能夠讓原子自由移動(dòng)。 當電池一端的金屬絲與另一端的相接觸，就產(chǎn)生了回路，電子會(huì )移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流，導致燈泡發(fā)光、立體聲音響發(fā)聲或者鎖上汽車(chē)車(chē)門(mén)。對現在的電子設備而言，最流行的可充電電池鋰離子電池已經(jīng)被廣泛使用了20多年。 市場(chǎng)快速增長(cháng) 電池是科技的命脈。根據歐洲知名研究機構法國Avicenne Energy的估計，1990年，隨著(zhù)鋰離子電池涌入市場(chǎng)，全世界對電池的需求高達200000萬(wàn)兆瓦時(shí)。這相當于444億個(gè)勁量極限AA鋰電池，足以環(huán)繞地球57次。截止20年后，也就是2013年，這一需求已經(jīng)翻倍。 市場(chǎng)研究公司Lux Research預測截止2020年，僅用于驅動(dòng)電子設備的電池花費將高達266億美元，比2014年大約增長(cháng)了30%。大多數需求來(lái)自智能手機和平板電腦，預計兩者在未來(lái)6年將增加45%。用于交通，例如汽車(chē)的電池花費將翻倍，高達209億美元。 考慮到如此巨額的消費，研究人員正在努力改善電池壽命。即便如此，可以物質(zhì)化的突破性進(jìn)展寥寥無(wú)幾。此外，幾乎所有的主要研究首先都關(guān)注于在汽車(chē)和電網(wǎng)方面的應用。 科技巨頭，例如IBM，在加州圣何塞的阿爾馬登研究中心擁有一支專(zhuān)門(mén)研發(fā)電池技術(shù)的科學(xué)家小組。2009年，IBM投資了50萬(wàn)美金要求幾名研究人員開(kāi)發(fā)Battery 500項目：旨在打造一塊可以支持汽車(chē)跑500英里的電池，這意味著(zhù)一次充電汽車(chē)就可以從舊金山行駛到洛杉磯，中途還能繞到沙灘上休息一會(huì )。 這一項目的關(guān)鍵是所謂的鋰空氣電池(The lithium-air battery)，這種電池并不是依賴(lài)碳和其它金屬，而是以鋰離子為主，IBM和他的合作伙伴相信他們能夠創(chuàng )造一種充滿(mǎn)空氣的容器，后者能夠與鋰發(fā)生相互作用從而產(chǎn)生電流。如果他們是正確的，那么這種空氣電池的重量或可能減輕一半。 但其中存在一個(gè)問(wèn)題：為了實(shí)現能量的可持續和再充電過(guò)程，你必須獲得純凈的空氣，但我們現在呼吸的空氣充滿(mǎn)了污染物和水�！澳阈枰獧C械裝置凈化空氣�！盜BM電池項目負責人溫弗里德·維爾克(Winfried Wilcke)說(shuō)道。這意味著(zhù)這將增加電池的大小、重量和復雜性。 其它的科學(xué)家，包括來(lái)自美國麻省理工學(xué)院和德克薩斯州大學(xué)的研究人員，都在考慮使用其它材料，例如硅、硫和鈉。然而很多相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā)都是針對汽車(chē)設計。將這種技術(shù)應用于消費性電子產(chǎn)品可能還需要再多等幾年。 有些消極的科學(xué)家描繪了一幅較為悲慘的前景，他們認為我們已經(jīng)達到了電池能力的極限。而其他人，例如美國加州電池初創(chuàng )企業(yè)Imergy Power Systems首席執行官比爾·沃特金斯(Bill Watkins)，則對電池的前景持樂(lè )觀(guān)態(tài)度�！皬膩�(lái)都不要低估一群擁有足夠科研資金的博士們的能力�！蔽痔亟鹚惯@樣說(shuō)道。（網(wǎng)易科技） ------------------------------------------------------------- 集芯城—IC正品原裝大批量在線(xiàn)商城：http://www.icjxc.com/ 關(guān)注集芯城微信號：icjxc520，最新IC采銷(xiāo)行情、新品發(fā)布、電子干貨、商情資訊應有盡有！ |
| 希望以后會(huì )突破 |
w888_2006 發(fā)表于 2014-12-12 20:17 一定會(huì )的！ |
| 安全有難度 |
| 不是說(shuō)鋁電池已經(jīng)取得技術(shù)突破，不但充電快，還且續航能力又強嗎？ |
