摘要:筆者告訴廣大喫瓜羣衆,你們要知道,鋰離子電池的發明和商業應用,距離現今大概已經有30多年的時間了。目前要延長設備的續航時間,主要還是通過設備廠商優化性能,降低功耗方面、電池管理技術方面的工作來實現。

“啊,手機電池怎麼又沒有電了”,“我剛充的電,還沒用多久啊”,“一到冬天電動車就不敢跑多遠,空調都不敢開”——以上這些大概是當前廣大喫瓜羣衆對電池的直觀感受。筆者將其稱爲“電池焦慮症”。

2019年諾貝爾化學獎近日頒發。這次的獎項發給了約翰·古迪納夫(John B. Goodenough)、斯坦利·威廷漢(M. Stanley Whittingham)和吉野彰等三位科學家。他們在鋰離子電池上卓越的研究,使得電池體積更小,容量更大,性能更穩定,改變了世界。這大概是諾貝爾化學獎頒發的理由距離廣大喫瓜羣衆最近的一次了。我們日常用的手機、電腦、電動車無不應用着這項鋰電池技術。大家心裏可能不禁雀躍,WOW!我用的鋰電池技術是諾貝爾化學獎的成果!

鋰電池技術帶來的便利,廣大喫瓜羣衆都有切身體會,筆者不再贅述。說個題外話,儘管鋰電池作爲當前最主要的便攜式能量之一,現在得到了廣泛的應用,創造了年產數十億美元,但是它的主要發明者約翰·古迪納夫並未因此獲得鉅額利益。由於一些歷史原因,鋰電專利並未保留在約翰·古迪納夫,確實很可惜。

鋰電池技術獲得了諾貝爾化學獎。可是,廣大喫瓜羣衆還是經常會覺得鋰電池的續航能力好像很差,感覺電子設備、電動汽車總是電力不足的疑惑。筆者告訴廣大喫瓜羣衆,你們要知道,鋰離子電池的發明和商業應用,距離現今大概已經有30多年的時間了!廣大網友可以發現,即使是當前,我們的設備上安裝的最通用的、最優秀的依然是鋰電池。

近30年來,CPU不知道快了多少倍,存儲不知道大了多少倍,網絡不知道快了多少倍。然而,似乎在電池領域好像並沒有大的進展。至今仍然沒有出現新的電池技術來取代鋰離子電池。鋰離子電池依然影響着我們生活的方方面面。

那麼電池技術近年來的發展情況究竟怎樣?

從領域上講,電池技術屬於能源領域中的新能源技術。類比日常使用傳統的化石能源有汽油、柴油。畢竟廣大喫瓜羣衆開了這麼多年車,一直都是用的汽柴油,也沒見大家問爲什麼汽柴油技術沒有新的發展,而是關心汽柴油是不是又漲價了。任何一項能源技術的突破都將引起產業的革新。能源技術的突破,總的來說非常非常困難。從體積、重量巨大的鉛酸電池到高能量密度的鋰聚合物電池,性能得到了極大的提升。

電池技術目前的研究基本專注於現有各類電極材料的改進。要發現一種新的電池材料並且實現商業產業化,短期來說,基本不可能。一方面是目前已發現的元素週期表中現有的材料有限。另一方面,在研的合成材料,如石墨烯技術等造價高昂,難以滿足商業化量產的需求。同時,商用產品對穩定性、安全性、環保等方面有較高的要求。目前要延長設備的續航時間,主要還是通過設備廠商優化性能,降低功耗方面、電池管理技術方面的工作來實現。

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