互联网时代各种设备不断升级，电池跟不上，将来是否会有大容量？
来源：宝鄂实业
2019-03-08 15:52
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互联网时代的今天，大多数人都有这样的习惯，眯着眼醒来的时候，就伸手拿起床头柜上的手机，开始浏览朋友圈、新闻、短视频和各种电影软件。当准备上下班的时候，我会听媒体音乐和音频。当到达办公室的时候，手机已经需要充电了，早上9点还没到。像我的手机没有充电宝续命门都不敢出门了。
手机
这是一个比以往更便捷的时代，我们的口袋里有比那些最早支持登月的计算机更强大的计算力。但是，尽管我们的手机和笔记本电脑里的晶体管每年都在变得越来越小和更快，但是驱动它们的电池显然已经更不上步伐。
使电子产品便携，并推动我们交流和消费信息的方式发生巨大变化的关键是索尼在1991年将锂离子电池商业化。锂离子电池是可充电的，所以当设备连接到充电器时，它会恢复电池电量然后继续使用。
锂离子电池具有能量密度高、寿命长等不可否认的优点，但与其他电池和储能方式相比，它们也可能过热甚至爆炸，生产成本相对较高。此外，它的能量密度远不及汽油。这使得它们不适合广泛应用于两大清洁技术：电动汽车和太阳能的电网规模存储。一个更好的电池可以让一切变得不同。
那么是什么阻碍了进展呢？
克莱尔·格雷教授是英国领先的电池研究人员之一，他领导着剑桥大学化学系的一个大型研究小组。利用核磁共振波谱等方法，她所在的小组研究了可用于下一代电池、燃料电池和超级电容器的材料。
更好的电池是可以储存更多能量的电池，或者是充电速度更快的电池，最好两者兼备。格雷集团正在开发一系列不同的下一代电池，包括锂空气电池(利用锂的氧化和还原氧气来产生电流)、钠电池、镁电池和氧化还原流动电池。
例如，工作中的锂空气电池的理论能量密度是锂离子电池的十倍，在便携式电子、运输和网格存储方面具有潜在的应用前景。然而，虽然如此高的能量密度可以与汽油的能量密度相媲美，但实际情况却是如此。能量密度可以实现的是明显较低的水平，重大的研究挑战仍有待解决。
而格雷与工业伙伴合作改进电池电动汽车现在的现状，她说大学的角色是思考全新类型的电池，比如她正在实验室开发的电池。
她说：“从现在起的10到15年里，大学需要想出答案，我们需要创新、创造性思考和产生激进、新解决方案的人。我们希望确保我们的工作产生的影响远远超过今天的电池。
除了开发全新类型的电池外，格雷的一个主要研究方向是故障检测。作为皇家学会资助的教授职位的一部分，格雷试图在电池故障发生之前找到定位方法。
“在电池出现故障之前，我们能检测出故障指标吗？”如果我们能找到它们，我们就有可能防止电池爆炸。此外，我们想要探索的是，一个汽车电池的寿命已经到了尽头，是否可以在电网上有第二个寿命，例如。她说：“如果我们能够实时找出导致电池劣化的原因，我们就可以改变电池的使用方式，确保电池能持续更长时间。“我们对电池的健康状况了解得越多，电池就越有价值。这两种策略，增加电池寿命和二次使用都会让电池变得更便宜。”
格雷还与英国独立的电池研究机构法拉第研究所进行了大量合作，该研究所通过其产业战略提供资金。她与另外九所大学和十个行业合作伙伴领导了四个“快速启动”项目之一，以研究环境和内部电池压力(如高温、充电和放电速率)如何随着时间的推移对电动汽车电池造成损害。
硅
“当你想到其他电子设备时，你通常只想到一种材料，那就是硅，”剑桥物理系卡文迪什实验室的博士说，他也在从事法拉第研究所的项目。“但电池要复杂得多，因为你需要使用多种材料，再加上所有的包装，你必须考虑所有这些组件是如何相互作用的，以及你要把电池放入的任何设备。”
在其他项目中，达顿的研究小组正在调查电池电解质的可能性，这种电解液是固体的，而不是液体的。主要的安全问题之一是锂离子电池树枝状金属纤维的形成使电池短路，有可能导致电池着火甚至爆炸。
电池爆炸
“然而，如果电解质是固体的，你可能仍然会得到树枝状晶，但电池爆炸的可能性要小得多，她说“对于大学来说，研究我们正在调查的非常规电池材料是很重要的。如果每个人都朝着同一个方向前进，我们就得不到真正需要的改变。”
1000公里续航电动汽车，或几十分钟内充满电的iphone可能不久将就会出现，至于何时不得而知。如果真的到来那天会对人类产生什么影响呢？
