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電池技術成電子設備進化的最大瓶頸 等待電池革命

發布時間: 2014-11-11 10:04:30    來源: 電池之家
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[摘要]2014年9月,蘋果公司發布了新一代iPhone,和此前歷代產品一樣,這款最新的智能設備,處理器和圖形芯片性能又獲得了大幅度提升。然而,蘋果及其他手機制造商從來不會在發布會上提及,有一個組件多年來一直沒有變化,那就是鋰電池。

 

  2014年9月,蘋果公司發布了新一代iPhone,和此前歷代產品一樣,這款最新的智能設備,處理器和圖形芯片性能又獲得了大幅度提升。

  然而,蘋果及其他手機制造商從來不會在發布會上提及,有一個組件多年來一直沒有變化,那就是鋰電池。

  不管是智能手機、平板電腦,還是如今異常火爆的特斯拉電動車,所有電子設備使用的鋰電池技術,和1991年索尼公司發布的首個商用鋰離子電池并無本質差別。

  在過去的23年時間里,人們并非毫無創新,全球各地的研究人員從未放棄研發新型電池技術。2014年更是取得了一系列突破,在充電效率、電池容量、發熱冷卻等方面,傳統的鋰電池也已經表現得越來越好,很多新的電池技術似乎也已經看到了商用曙光。

  但直到現在,電池的使用時間仍然很難讓人滿意,電池技術依舊是所有電子設備進化的最大瓶頸,而且從產業化的角度來看,電池技術距離革命性突破,仍有一段不小的距離。

  魚和熊掌不能兼得

  電池技術為何難以出現革命性突破?主力軍鋰離子電池到底出了什么問題?

  鋰的原子序數是3,這意味著它有三個質子,是最輕的堿金屬元素,這讓它成為已知材料中最適合用來制備可移動電池正極的材料。

  當然,除了鋰,鋰電池中還包括磷酸鐵、錳、石墨、鈦酸鹽等其他金屬和非金屬材料。和更早的鎳電池相比,鋰電池更小、更輕、能量密度更高,用了不到15年時間就替代鎳電池,成為當下主流的電子設備電池技術。

  但其也存在不少問題,最主要的是發熱。鋰電池充電和放電的過程中,在高密度的空間內部會產生大量的熱量。

  對于智能手機等小型電子設備來說,由于容量限制,發熱帶來的麻煩還不算大,依靠手機內部的導熱設計基本能解決散熱問題,但對于特斯拉電動車這種底盤鋪滿數千塊鋰電池的大家伙,就必須采取相應的冷卻措施。

  這就是為什么幾乎所有電動汽車或者混合動力汽車的鋰電池組上,都附帶了體積龐大的液態冷卻設備,不過即便如此,某些電動車電池爆炸起火的事故還是時有出現。

  鋰電池中鋰離子的數量是固定的,想要更長久的電池使用時間,就必須增加電池數量,但這又意味著更重的設備、更大的發熱量以及更高的過熱爆炸可能性。如果想要更安全或者更便攜,就必須犧牲電池數量和使用時間。

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