“充電”的概念將被徹底改變,,原因在于業(yè)界出現(xiàn)了具有較長的使用壽命并可以快速充電的鋰離子電池,,而且非接觸充電技術(shù)也得到了較大發(fā)展,。為了延長電池每次充電后的使用時間,充電電池正朝著更大容量的方向發(fā)展,。而在以往,,充電時間需要數(shù)小時的大容量電池的壽命通常只有2年左右。
壽命長且可快速充電的電池的出現(xiàn)也為電子設(shè)備的設(shè)計(jì)帶來了新的選擇,。比如,,設(shè)計(jì)工程師可以選擇小容量的電池,通過頻繁充電來解決容量不足的問題,,只要電池的壽命夠長,,就無需在設(shè)備的使用壽命期內(nèi)更換電池。
將上述電池與非接觸充電技術(shù)相結(jié)合,,就能夠開發(fā)出可以隨時隨地進(jìn)行充電的新設(shè)備,。此類設(shè)備的出現(xiàn)也將促使非接觸充電的基礎(chǔ)設(shè)施得到完善。相應(yīng)的設(shè)備與充電基礎(chǔ)設(shè)施的共同發(fā)展將能形成新的市場,,產(chǎn)生驚人的利潤(見圖1),。實(shí)際上,壽命長且可快速充電的電池與非接觸充電技術(shù)的研發(fā)已頗為活躍,,在各行業(yè)內(nèi),,利用此類技術(shù)所開發(fā)的充電基礎(chǔ)設(shè)施及各種設(shè)備也越來越多(見圖2)。
圖1 快速充電與非接觸充電技術(shù)將改變設(shè)備
圖2積極開發(fā)使用新充電電池與新充電方法的設(shè)備
*圖中的紅色標(biāo)記符表示汽車與工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域,,綠色標(biāo)記符表示便攜設(shè)備領(lǐng)域
電動汽車是新技術(shù)的試金石
面向電動汽車領(lǐng)域進(jìn)行的鋰離子電池的開發(fā)工作,,催生了壽命長且可快速充電的電池。自2004年登場以來,,這類電池先是廣泛應(yīng)用在電動工具及工業(yè)設(shè)備上,,到2009年可能會正式應(yīng)用于混合動力車及電動汽車。
汽車生產(chǎn)商將于今后的1年~2年內(nèi)正式投入電動汽車的研發(fā),。為了大幅減少汽車的二氧化碳排放量,,日產(chǎn)汽車企劃/先進(jìn)技術(shù)開發(fā)本部技術(shù)企劃部資深專家上田昌則認(rèn)為:“開發(fā)完全不排放氣體的電動汽車勢在必行。”其它多家汽車生產(chǎn)商也都持相同觀點(diǎn),。
例如,,三菱汽車將于2009年7月開始銷售電動汽車iMiEV,公司計(jì)劃在推出后的第一年生產(chǎn)2000輛,第二年生產(chǎn)4000輛,,之后將逐漸擴(kuò)大到年產(chǎn)2萬輛,。日產(chǎn)汽車也計(jì)劃于2010年在日本和美國、2011年在中國銷售電動汽車,,到2012年則計(jì)劃推廣到世界各國,。就連在電動汽車研發(fā)方面不太積極的豐田汽車(該公司是混合動力車市場的領(lǐng)先者)也表示將于2012年進(jìn)入電動汽車市場。
要擴(kuò)大電動汽車的市場,,就必須加大充電站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),。目前開發(fā)的電動汽車用鋰離子電池的能量密度僅為100Wh/kg左右,還不到筆記本電腦與手機(jī)中采用的鋰離子電池的一半,。這主要是因?yàn)?,與便攜設(shè)備相比,用于電動汽車的電池更注重安全性與使用壽命,。目前,,受限于充電電池的成本與外形尺寸,電動汽車每次充電后的續(xù)航距離最多也不過100km~200km,,僅為引擎車的1/4左右,。
充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善是電動汽車獲得普及的重要前提。實(shí)際上,,企業(yè)與地方政府共同完善充電基礎(chǔ)設(shè)施的行動正在世界各國如火如荼地開展著,,其中最為突出的就是美國Better Place公司。該公司與以色列,、丹麥等國的政府聯(lián)手,,正在積極準(zhǔn)備建設(shè)用于電動汽車的充電基礎(chǔ)設(shè)施,僅在以色列就計(jì)劃將建設(shè)50萬座充電站,。
如果充電基礎(chǔ)設(shè)施能夠得到進(jìn)一步的完善,,那么對于用戶來說,電動汽車每次充電后的續(xù)航距離就不再是問題,。到時,,用戶更關(guān)注的將是電池的充電時間及充電方式,這將導(dǎo)致電池開發(fā)過程中的思維轉(zhuǎn)換,。以往為了延長續(xù)航距離而拼命提高電池能量密度的做法不再可取,,對于開發(fā)者來說,更重要的是降低電池的成本及明確相應(yīng)的產(chǎn)品定位,。
共振式非接觸充電技術(shù)值得期待
用戶一旦認(rèn)可了在較短時間內(nèi)對電池進(jìn)行反復(fù)充電的使用方式,,那么,對于非接觸充電的需求就會越來越多(見圖3),。自動搬運(yùn)設(shè)備通常會以固定的頻率反復(fù)啟動,、停止,因此,業(yè)界正在開發(fā)無需人工充電,,而通過非接觸充電技術(shù)進(jìn)行充電的設(shè)備,。在電動汽車方面,如定期行駛的巴士等也已經(jīng)開始進(jìn)行非接觸充電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),。
圖3 目標(biāo)是在移動中進(jìn)行充電