《電子技術(shù)應(yīng)用》
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電池技術(shù)頻頻突破 為何手機(jī)續(xù)航仍然原地踏步

2016-09-05

  據(jù)外國媒體報道,,目前國內(nèi)外都加強了對于新型電池體系的研究力度,,但遺憾的是,至今為止,,始終沒有一種更好的電池體系面市,。其原因非常簡單,這些新型的化學(xué)公司由于新型電池未來的不確定性,,并不急于將這些產(chǎn)品推向市場,,正處在其完全工業(yè)化前的糾結(jié)觀望時期。

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  電池技術(shù)頻頻突破 為何手機(jī)電池仍要一天一充,?

  在今年年初的時候,,美國能源部替代能源高級研究計劃(ARPA-E)主要負(fù)責(zé)人艾倫·威廉姆斯(Ellen Williams)在一夜之間登上了各大媒體的新聞頭條。他在接受英國衛(wèi)報記者采訪的時候告訴記者說:“我們已經(jīng)在電池體系領(lǐng)域取得了重大的突破,?!?/p>

  盡管目前美國能源部替代能源高級研究計劃所支持的75個以上的能量存儲方面的研究項目已經(jīng)取得了一系列的研究進(jìn)展,但是在制造低成本,、結(jié)構(gòu)小巧簡潔的儲能設(shè)備方面,,仍然難以取得突破性的進(jìn)展。

  非常多的新型創(chuàng)業(yè)公司都更加接近于具有能制備出一種集經(jīng)濟(jì),、安全,、結(jié)構(gòu)簡潔、高能量密度于一體并且能夠保障其成本低于100美元每千瓦時的儲能設(shè)備的能力,。但是如果想要把能量存儲設(shè)備的價格控制在100美元每千瓦時以下,,那么必然會引發(fā)一個電偶腐蝕效應(yīng)(電偶腐蝕效應(yīng)是由于腐蝕電位的不同,,造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕)。所以如果想要克服這些問題,,就需要利用可在生能源,,盡管像太陽能、風(fēng)能等這些可再生能源使得電動汽車變得更加輕便簡潔,,成本也更加低廉,,但是這些可再生能源只有在陽光普照,或者狂風(fēng)肆虐的時候才可以使用,。

  因此這些電池始終沒有得到完全的商業(yè)化,,現(xiàn)在所有工作的重中之重就是不斷加快化石原料向可再生能源的轉(zhuǎn)變,加快其工業(yè)化,、市場化的步伐,。特斯拉公司首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克(Elon Musk),一直強調(diào)新型技術(shù)革新的公司高層管理人員,,現(xiàn)在,,也不得不承認(rèn),目前汽車制造商對于原有鋰電池進(jìn)行改造與提升方面取得的研究進(jìn)展,,并不是一個重大的技術(shù)突破,。

  事實上,,大多數(shù)的研究人員都相信,,想要使得能源存儲得到實質(zhì)性的進(jìn)展,必須要采用一種全新的化學(xué)和物理的形式,。也只有這樣才能超越鋰離子電池幾十年來在消費類電子產(chǎn)品,、電動汽車以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模存儲系統(tǒng)等方面取得的一系列巨大的成就。今年五月份,,美國能源部舉辦了一個主題為“超越鋰離子電池”的主題研討會,。事實上,這已經(jīng)是第九次強調(diào)技術(shù)的革新,,也是向技術(shù)創(chuàng)新邁進(jìn)的又一次嘗試,。

  固體能源系統(tǒng)創(chuàng)始人齊超虎宣布,已經(jīng)研制出了一種新型的鋰金屬電池(該電池的陽極是由金屬材料充當(dāng),,而不是傳統(tǒng)意義的鋰離子電池中使用的石墨材料),,該電池顯著的提高了電池設(shè)備的能量密度,大大的超越了目前市面上的電池設(shè)備,。

  齊超虎說:“在長達(dá)十幾年的新電池系統(tǒng)研發(fā)過程中遇到的最主要的障礙就是:如何把一個想法順利的轉(zhuǎn)換成一個產(chǎn)品,,而這對于電池系統(tǒng)來說更是難上加難,因為很有可能你提高了某一個各方面的性能,,但是你又不得不付出另一個方面性能下降的代價,,如何尋求其中的平衡是一件異常困難的事情,。”

  除此之外,,能量存儲方面的研究還存在一個多樣性的難題:目前存在著相當(dāng)多的電池技術(shù),,從泡沫電池系統(tǒng)到流體電池系統(tǒng)再到外來化學(xué)品系統(tǒng),如此眾多的電池技術(shù),,卻沒有任何一種技術(shù)能夠脫穎而出,,吸引最多的資金支持以及科學(xué)研究,這也導(dǎo)致了研究的分散性與不確定性,。

  根據(jù)盧克斯研究的最近一項分析表明:目前在能源儲存方面的投資已經(jīng)超過了40億美元,。一些新型的創(chuàng)業(yè)公司研發(fā)的下一代電池——ie電池在過去的八年時間里已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的鋰離子電池,獲得了超過4千萬美元的資金支持,。與此同時,,特斯拉將會對其生產(chǎn)鋰離子電池的Giga工廠進(jìn)行超過50億美元的投資,而這個投資數(shù)量是很難超越的,,其投資缺口也是很難補平的,。

  美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的材料學(xué)教授戈爾德·西德(Gerd Ceder),他帶領(lǐng)一個研究小組對新的電池體系技術(shù)進(jìn)行了多年的研究,。西德在采訪中稱:“如果想要建立一個小型的生產(chǎn)線,,并且對所有的細(xì)節(jié)進(jìn)行研究來制備出我們所需要的產(chǎn)品,這一整個過程下來,,大概需要花費5億美元的前期資金,。汽車制造商們在對一個新的產(chǎn)品做出出售決定之前,都會花費幾年的時間對其新的電池體系進(jìn)行測試,,但是設(shè)想一下,,有那個公司愿意在只有每年5千萬美元資金支持的情況下,投資5億美金來對新電池體系進(jìn)行投資呢?”

  即使是新型電池體系制造商們愿意努力將新型技術(shù)推向市場,,但隨之而來的將是一系列關(guān)于如何擴(kuò)大生產(chǎn),、尋找消費者的重重難題。之前的萊頓能源和A123體系最終都在發(fā)展更有前途的新型電池體系后,,因為其現(xiàn)金需求量迅速攀升,,但是,產(chǎn)品的需求量卻未達(dá)到預(yù)期,,而以失敗告終,。與此同時,另外的兩個新型創(chuàng)業(yè)公司都因為收入難以達(dá)到投資者初期預(yù)期的價格而在其還未達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)并且產(chǎn)生可觀的收入之前就被其他公司收購,。

  與此同時,,世界三大電池制造商三星、LG以及松下公司都以及調(diào)整了其投資策略,相較于對一種新型的化學(xué)物質(zhì)以及自由基電池技術(shù)的投資而言,,三大電池制造商,,更傾向于對其原有產(chǎn)品進(jìn)行改善方面的投資。


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