互聯(lián)網(wǎng)時代各種設備不斷升級，電池跟不上，將來是否會有大容量？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-08 15:52
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互聯(lián)網(wǎng)時代的今天，大多數(shù)人都有這樣的習慣，瞇著眼醒來的時候，就伸手拿起床頭柜上的手機，開始瀏覽朋友圈、新聞、短視頻和各種電影軟件。當準備上下班的時候，我會聽媒體音樂和音頻。當?shù)竭_辦公室的時候，手機已經(jīng)需要充電了，早上9點還沒到。像我的手機沒有充電寶續(xù)命門都不敢出門了。
手機
這是一個比以往更便捷的時代，我們的口袋里有比那些最早支持登月的計算機更強大的計算力。但是，盡管我們的手機和筆記本電腦里的晶體管每年都在變得越來越小和更快，但是驅(qū)動它們的電池顯然已經(jīng)更不上步伐。
使電子產(chǎn)品便攜，并推動我們交流和消費信息的方式發(fā)生巨大變化的關鍵是索尼在1991年將鋰離子電池商業(yè)化。鋰離子電池是可充電的，所以當設備連接到充電器時，它會恢復電池電量然后繼續(xù)使用。
鋰離子電池具有能量密度高、壽命長等不可否認的優(yōu)點，但與其他電池和儲能方式相比，它們也可能過熱甚至爆炸，生產(chǎn)成本相對較高。此外，它的能量密度遠不及汽油。這使得它們不適合廣泛應用于兩大清潔技術：電動汽車和太陽能的電網(wǎng)規(guī)模存儲。一個更好的電池可以讓一切變得不同。
那么是什么阻礙了進展呢？
克萊爾·格雷教授是英國領先的電池研究人員之一，他領導著劍橋大學化學系的一個大型研究小組。利用核磁共振波譜等方法，她所在的小組研究了可用于下一代電池、燃料電池和超級電容器的材料。
更好的電池是可以儲存更多能量的電池，或者是充電速度更快的電池，最好兩者兼?zhèn)洹８窭准瘓F正在開發(fā)一系列不同的下一代電池，包括鋰空氣電池(利用鋰的氧化和還原氧氣來產(chǎn)生電流)、鈉電池、鎂電池和氧化還原流動電池。
例如，工作中的鋰空氣電池的理論能量密度是鋰離子電池的十倍，在便攜式電子、運輸和網(wǎng)格存儲方面具有潛在的應用前景。然而，雖然如此高的能量密度可以與汽油的能量密度相媲美，但實際情況卻是如此。能量密度可以實現(xiàn)的是明顯較低的水平，重大的研究挑戰(zhàn)仍有待解決。
而格雷與工業(yè)伙伴合作改進電池電動汽車現(xiàn)在的現(xiàn)狀，她說大學的角色是思考全新類型的電池，比如她正在實驗室開發(fā)的電池。
她說：“從現(xiàn)在起的10到15年里，大學需要想出答案，我們需要創(chuàng)新、創(chuàng)造性思考和產(chǎn)生激進、新解決方案的人。我們希望確保我們的工作產(chǎn)生的影響遠遠超過今天的電池。
除了開發(fā)全新類型的電池外，格雷的一個主要研究方向是故障檢測。作為皇家學會資助的教授職位的一部分，格雷試圖在電池故障發(fā)生之前找到定位方法。
“在電池出現(xiàn)故障之前，我們能檢測出故障指標嗎？”如果我們能找到它們，我們就有可能防止電池爆炸。此外，我們想要探索的是，一個汽車電池的壽命已經(jīng)到了盡頭，是否可以在電網(wǎng)上有第二個壽命，例如。她說：“如果我們能夠?qū)崟r找出導致電池劣化的原因，我們就可以改變電池的使用方式，確保電池能持續(xù)更長時間。“我們對電池的健康狀況了解得越多，電池就越有價值。這兩種策略，增加電池壽命和二次使用都會讓電池變得更便宜。”
格雷還與英國獨立的電池研究機構法拉第研究所進行了大量合作，該研究所通過其產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略提供資金。她與另外九所大學和十個行業(yè)合作伙伴領導了四個“快速啟動”項目之一，以研究環(huán)境和內(nèi)部電池壓力(如高溫、充電和放電速率)如何隨著時間的推移對電動汽車電池造成損害。
硅
“當你想到其他電子設備時，你通常只想到一種材料，那就是硅，”劍橋物理系卡文迪什實驗室的博士說，他也在從事法拉第研究所的項目。“但電池要復雜得多，因為你需要使用多種材料，再加上所有的包裝，你必須考慮所有這些組件是如何相互作用的，以及你要把電池放入的任何設備。”
在其他項目中，達頓的研究小組正在調(diào)查電池電解質(zhì)的可能性，這種電解液是固體的，而不是液體的。主要的安全問題之一是鋰離子電池樹枝狀金屬纖維的形成使電池短路，有可能導致電池著火甚至爆炸。
電池爆炸
“然而，如果電解質(zhì)是固體的，你可能仍然會得到樹枝狀晶，但電池爆炸的可能性要小得多，她說“對于大學來說，研究我們正在調(diào)查的非常規(guī)電池材料是很重要的。如果每個人都朝著同一個方向前進，我們就得不到真正需要的改變。”
1000公里續(xù)航電動汽車，或幾十分鐘內(nèi)充滿電的iphone可能不久將就會出現(xiàn)，至于何時不得而知。如果真的到來那天會對人類產(chǎn)生什么影響呢？
