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突破现有电池技术还需10年

它之所以发展得那么慢,很大程度上是因为几乎每一点微小的进步或改变,都需要经过大量的实验和测试,以保证安全和稳定。即使是发现了对于提升能量密度很有帮助的材料,也不能保证它真的能用。
发布时间:2017-06-01 14:17        来源:人民邮电报        作者:金季礼

用科学家的说法,电池技术可以说是一种“混沌的艺术”。它之所以发展得那么慢,很大程度上是因为几乎每一点微小的进步或改变,都需要经过大量的实验和测试,以保证安全和稳定。即使是发现了对于提升能量密度很有帮助的材料,也不能保证它真的能用。

举个例子,近来人们发现比起现在电池里的石墨,硅胶似乎是一种更好的材料。它的能量密度是石墨的十倍,意味着如果现在我们的手机能待机一天,硅胶电池就能让手机待机十天。问题就在于,这样的电池就变成了一个很危险的爆炸物。

为什么会这样呢?当电池充放电的时候,石墨会膨胀和收缩大概10%的幅度。我们能对付10%,但硅胶在这上面能达到300%。不用多想都知道,这种电池该有多么危险。也正是因为这样,电池技术研究的投入可以说是一个看不到底的黑洞,因此世界上尽管有许多科学家、企业和研究机构在坚持不懈地攻关,但看不到前景使得这些努力始终都是各自为战,形成不了一个业界范围内的合作。

更重要的是,三星GalaxyNote7一系列的事件震惊了整个业界,也让人们在研究时变得更加小心翼翼,更重视每一步的测试。业内人士透露,此前许多厂商都开始抱有侥幸心理,想要强行推进电池能量密度的增长。电池爆炸事件是一个警醒,迫使所有人的节奏都慢了下来——当然了,注意安全肯定是一件好事。

那么问题来了,既然突破的进度已经如此缓慢,我们到底什么时候才能看到进步的到来?有趣的是,答案是很久以后,但好像也不是那么久。“要开发一种新的化学过程大概需要10年的时间,1亿英镑的投入,所以它在经济规模上和微处理器领域比不了。”伦敦帝国理工戴森工程学院教授比利·吴说。而且,10年时间不过是第一阶段。接下来还要再花10年,不断地测试和改进,让新技术足够安全和稳定,否则就不能把它应用在商业化上。最简单的例子,锂离子电池的相关研究成果1980年首次发表。一直到上世纪90年代,索尼才首次将这项技术商业化。

“我们已经有了另一种化学方案,但它要到来还需要一点时间。人们一直在谈论硫黄或硅胶作为电池的新材料。另外现在有一种被称为锂空气电池的可能会是最终的解决方案。然而在它尽善尽美之前需要一个甚至两个10年的时间。”吴教授说。

10年甚至20年的时间对个人来说都久得可怕,但是在听到了之前那些令人绝望的状况之后,好像也就没那么长。更重要的是,厂商们另辟蹊径,零零碎碎的进步和优化肯定还是会有的。

尽管电池技术短时间内没法突破,但毕竟其他的技术不能不进步。随着手机性能的继续增强,分辨率甚至上到4K级别,这些都对能耗优化提出了苛刻的要求。对此,10纳米工艺甚至7纳米工艺都已经提上了日程。OLED屏幕可以有效减少能耗。各种软件层面上的优化也都成了必修课。

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