來自英國每日郵報的消息稱，蘋果正在與電力技術(shù)公司Intelligent Energy合作，蘋果希望未來幾年內(nèi)在設(shè)備中集成燃料電池。每日郵報的消息來自于美國，不過準確性不一定。燃料電池允許筆記本電腦和iPad續(xù)航時間持續(xù)多天，甚至幾周。

 

報告中提到，Intelligent Energy公司的董事會中有蘋果計算機產(chǎn)品專家Joe O’Sullivan，公司位于San Jose的新辦公室距離蘋果Cupertino總部并不遠。在公司的網(wǎng)站上，Intelligent Energy提到主要為汽車、分布式電源和發(fā)電，以及消費電子產(chǎn)品提供解決方案。公司將消費電子產(chǎn)品的技術(shù)描述為風冷燃料電池系統(tǒng)，可以使用低能耗風扇提供冷卻，并使用氧化劑保持運行。

 

Intelligent Energy旗下的產(chǎn)品還包括UPP，這是一款可更換燃料電池的移動電源。雖然很多傳言都提到蘋果可能會在移動設(shè)備中集成太陽能電池或燃料電池系統(tǒng)，但沒有任何證據(jù)顯示蘋果正在測試集成這些技術(shù)的設(shè)備。蘋果數(shù)據(jù)中心已經(jīng)用上了燃料電池和太陽能電池，不過移動設(shè)備何時能用上這些技術(shù)還不能確定。隨著動力電池能量密度的不斷提升，傳統(tǒng)的三元材料NCM622逐漸無法滿足高能量密度動力電池的設(shè)計需求，因此Ni含量更高的NCM811材料的應(yīng)用逐漸普及，我們知道在三元材料NCM和NCA材料中Ni的含量直接決定了材料的可逆容量，這主要是因為在充放電過程中Ni有兩個價態(tài)變化：Ni2+／Ni3+，以及Ni3+／Ni4+，因此當Ni的含量達到0.8時NCM材料的可逆容量能夠達到190-200mAh/g，基本滿足300Wh/kg高比能電池的設(shè)計需求。然而人們對高比能動力電池的追求是永無止境的，例如美國提出的“Battery 500”計劃，就是要開發(fā)出能量密度達到500Wh/kg以上的下一代鋰離子電池，因此人們也在不斷的對容量更高的正極材料進行研究，例如推出Ni含量達到0.9的NCA和NCM，以及NCMA材料【1】，使得正極材料的可逆容量達到220mAh/g以上。

 

然而，通過提高Ni含量提高正極材料的容量方法并不能夠徹底解決正極材料容量偏低的問題，這主要是因為隨著Ni含量的增加，會導(dǎo)致高Ni材料的穩(wěn)定性變差：一方面高氧化性的Ni4+會引起正極／電解液界面的穩(wěn)定性降低，引起電解液的氧化分解；另一方面Ni含量的提高還會造成材料自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致材料的循環(huán)性能加速衰降，這些因素都限制了三元材料中的Ni繼續(xù)提高。

 

由于上述因素的限制，目前高鎳材料可逆容量的提升已經(jīng)逐漸進入了一個瓶頸期，那么繼續(xù)提升正極材料可逆容量的路在何方呢？要解答這個問題我們就首先需要了解鋰離子電池的工作原理，我們知道在鋰離子電池充電的過程中Li+會從正極脫出，經(jīng)過電解液擴散后到達負極表面，嵌入到石墨負極之中，為了維持電荷的中性環(huán)境，因此正極還要給出一個電子，經(jīng)過外電路到達負極的表面，而如何給出這個電子恰恰是影響正極材料容量的關(guān)鍵。通常正極材料中的過渡金屬元素對外層電子的束縛較弱，因此更容易給出電子，例如NCM材料中的Ni元素從Ni3+轉(zhuǎn)變?yōu)镹i4+就是由于充電的過程中Ni元素提供了一個電子，過渡金屬元素提供電子的好處是可逆性強，因此材料的循環(huán)性能通常也比較優(yōu)良。但是，過渡金屬元素提供電子也存在一個嚴重短板——過渡金屬元素原子序數(shù)通常比較大，因此也就導(dǎo)致正極材料的比容量通常比較低。