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    不可燃也不爆炸的电池要来了吗?

    发布时间:2017-05-31作者:来源:光明日报 戴维·波格浏览次数:2536

    “这些年来,每一项技术都有进步,唯独电池例外!怎么就没人能发明出更好的电池呢?”最近似乎总能听到这样的,但从事实的角度说,在谈论电池的问题时,电子产品爱好者们总是忽略了三个重点。

    第一点:你最容易想到的电池,恐怕只是手机或笔记本电脑上用的那种。不过,正如许多科学家所指出的,对于很多更加重要的问题,比如能源、交通、气候变化,电池也是解决方案中的关键所在。

    比如说,如今的电动汽车只占到美国新车销售量的1%。一个原因是它们的使用成本要高于燃油车。另一个就是里程焦虑——消费者十分害怕在离家很远的地方电动汽车突然没电。目前研究者正在开发的成本更低廉、容量更大的电池,正是为了解决以上两个问题。

    然后是电网。电力不比自来水,一直候在水管里,只等你打开水龙头。在你打开一盏台灯时,所需的电力一定是在此刻实时生成的。因此,供电单位每天都要应对能源需求的巨大波动。夜间时分,所有人都已入睡,用电需求几乎下降至零;而下午5点,人们纷纷下班回家时,则会迎来用电高峰。实际上,电力公司常年维护着一批成本高昂、效率低下、使用频度极低的备用发电厂(“尖峰负载发电厂”),就是为了处理需求的不定期激增,比如热浪期间的情况。

    接入电网的电池能够平衡这些杂乱的波动。也许更重要的是,电网电池可以在太阳当空时存储太阳能发出的电力,在大风刮起时存储风能发出的电力,供我们需要时使用。毕竟迄今为止,我们还没法让太阳和风配合我们的生活作息时间。

    为人们所忽略的第二点:我们的抱怨往往是冲着电池容量去的,即我们的电子产品需要多久充一次电。但事实上,容量(能量密度)只是电池行业着力提升的诸多方面之一而已。我们还希望这些电池价格便宜、废弃后对环境无害、使用寿命长(能够反复充电几千次)、体积小巧、轻盈(尤其是电动汽车用的电池)、使用安全。一部自行爆炸的手机,足以毁掉你一整天的心情,三星已经为我们提供了例证。

    总的来说,一块电池不可能兼顾以上的所有优点。但话说回来,我们也并不总是需要所有的优点。比如说电网电池,就没必要做得便携小巧。那么这个领域就可以对其他电池种类敞开大门,比如液流电池:这种电池里有数个巨大容器,里面存储着不同的化学溶液,溶液进入一个反应容器中交错流动释放电能。又或者飞轮电池:使用钢等材料制成多枚重达上千磅的碟片,在夜里,能源价格较低的时候,用电力驱动它们在无摩擦的腔室内(利用磁铁悬浮在真空中)以每分钟数千次的速度旋转,到了白天,工程师便可将它们所储存的动能以电力的形式重新释放出来。

    第三个重点:数十年来,电池一直在不断进步。我们之所以没有注意到这一点,是因为在此期间,我们的设备也一直在变得越来越快,越来越强大,越来越耗能。要知道,如果你有办法把一块现代的iPhone电池装进一部1995年产的手机里,只要充上一次电,大概就够你用上一年的。

    此外也有一些伟大发明已经距离我们不远了。材料学家迈克·齐默尔曼(Mike Zimmerman)已经成功地将电池中高度易燃的液体电解质(离子会在电池充放电的时候通过液体电解质来回游动)替换成一片特制的塑料薄膜。很快,我们就能看到不可燃也不会爆炸的电池了。而且由于这样的电池不会爆炸,齐默尔曼便可以使用锂金属来代替锂离子,前者的能量密度要高出很多,只是用在如今的电解液电池中,实在太过危险。很快,我们就有使用寿命更久的电池了。


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