摘要:笔者告诉广大吃瓜群众,你们要知道,锂离子电池的发明和商业应用,距离现今大概已经有30多年的时间了。目前要延长设备的续航时间,主要还是通过设备厂商优化性能,降低功耗方面、电池管理技术方面的工作来实现。

“啊,手机电池怎么又没有电了”,“我刚充的电,还没用多久啊”,“一到冬天电动车就不敢跑多远,空调都不敢开”——以上这些大概是当前广大吃瓜群众对电池的直观感受。笔者将其称为“电池焦虑症”。

2019年诺贝尔化学奖近日颁发。这次的奖项发给了约翰·古迪纳夫(John B. Goodenough)、斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham)和吉野彰等三位科学家。他们在锂离子电池上卓越的研究,使得电池体积更小,容量更大,性能更稳定,改变了世界。这大概是诺贝尔化学奖颁发的理由距离广大吃瓜群众最近的一次了。我们日常用的手机、电脑、电动车无不应用着这项锂电池技术。大家心里可能不禁雀跃,WOW!我用的锂电池技术是诺贝尔化学奖的成果!

锂电池技术带来的便利,广大吃瓜群众都有切身体会,笔者不再赘述。说个题外话,尽管锂电池作为当前最主要的便携式能量之一,现在得到了广泛的应用,创造了年产数十亿美元,但是它的主要发明者约翰·古迪纳夫并未因此获得巨额利益。由于一些历史原因,锂电专利并未保留在约翰·古迪纳夫,确实很可惜。

锂电池技术获得了诺贝尔化学奖。可是,广大吃瓜群众还是经常会觉得锂电池的续航能力好像很差,感觉电子设备、电动汽车总是电力不足的疑惑。笔者告诉广大吃瓜群众,你们要知道,锂离子电池的发明和商业应用,距离现今大概已经有30多年的时间了!广大网友可以发现,即使是当前,我们的设备上安装的最通用的、最优秀的依然是锂电池。

近30年来,CPU不知道快了多少倍,存储不知道大了多少倍,网络不知道快了多少倍。然而,似乎在电池领域好像并没有大的进展。至今仍然没有出现新的电池技术来取代锂离子电池。锂离子电池依然影响着我们生活的方方面面。

那么电池技术近年来的发展情况究竟怎样?

从领域上讲,电池技术属于能源领域中的新能源技术。类比日常使用传统的化石能源有汽油、柴油。毕竟广大吃瓜群众开了这么多年车,一直都是用的汽柴油,也没见大家问为什么汽柴油技术没有新的发展,而是关心汽柴油是不是又涨价了。任何一项能源技术的突破都将引起产业的革新。能源技术的突破,总的来说非常非常困难。从体积、重量巨大的铅酸电池到高能量密度的锂聚合物电池,性能得到了极大的提升。

电池技术目前的研究基本专注于现有各类电极材料的改进。要发现一种新的电池材料并且实现商业产业化,短期来说,基本不可能。一方面是目前已发现的元素周期表中现有的材料有限。另一方面,在研的合成材料,如石墨烯技术等造价高昂,难以满足商业化量产的需求。同时,商用产品对稳定性、安全性、环保等方面有较高的要求。目前要延长设备的续航时间,主要还是通过设备厂商优化性能,降低功耗方面、电池管理技术方面的工作来实现。

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