为什么电池技术本身的发展如此艰难呢?
现如今,我们日常使用的许多电子设备都需要依赖于电池工作,不管是智能手机、笔记本电脑、电动汽车还是其他设备。我们生活在一个技术创新爆炸性增长的时代,但许多新技术仍然得依靠相同的能量存储方法。
电池技术尽管在逐步发展,但它在过去十年的时间里并没有多大的变化。大量资源投入到了环境效率的提升,以及存储和性能的小幅优化上面,但电池的基本工作原理并没有任何不同。
电池领域的这种停滞正在限制一些技术的向前发展。那么为什么电池技术本身的发展如今艰难,这对于其他技术又意味着什么呢?
严峻的电池问题
首先我们要看看电池问题的根源。整个20世纪90年代,占统治地位的是镍镉电池,但随后问世的锂离子电池迅速取而代之。锂离子电池的能量密度达到了标准镍镉当量的两倍以上,并有可能获得更高的能量密度。它的工作行为与之类似,可以在单个单元而非整个系列上运行。它维护成本低,自放电量也更低。
尽管存在一些缺点——比如本身较为脆弱和需要保护电路——锂离子电池的效率非常高,有人甚至将其称作是“理想的”电池。
在摩尔定律不断推进的时代,认为任何技术发展都存在根本限制似乎是个很奇怪的想法。但电池功能有点不同,因为当中有很多变数需要考虑,似乎任何一个区域的增加都会导致另一个区域的减少。
比如说,你可以制作出具有更高功率(瓦特)或更高能量水平(瓦特小时)的电池,但无法在同一块电池上同时做到这两点。超级电容器完美地说明了这一点:它们可以释放大量的能量,但一次只能持续几秒钟。因此,许多迭代式的进步只是在单个层面上向前发展,而没有带来整体上的技术进步。
这也不是新电池技术发展的唯一问题,它还面临着下面这些挑战:
1.选择
除了锂离子电池以外,研究领域还有几十种可能的开发方向,其中包括可提供清洁能源、只会排放水的氢燃料电池,以及使用细菌加速化学反应的生物电化学电池。
问题是,有这么多的选择,很难说出哪些方向具有真正的潜力成为长期替代品,哪些只是让人走弯路。因此,研究人员不愿将所有的鸡蛋放在一个篮子里。
另一个问题是,开发下一代电池的成本太高。根据Lux Research的数据,在八年的时间里,普通电池创业公司初始投资只吸引了4000万美元的资金。
这似乎并不是一个小数目,但大多数技术需要数亿美元才能获得一个良好的开端,并且可能需要数十亿美元来进行全面开发。但是,大多数投资者不愿意将这笔钱投入到一个成功机会很小的技术上。
3.规模
此外,将技术从实验室发展转化称全面商用也是一个难题。有前途的新电池技术通常在微观层面上看起来不错。举个例子,只有在实验室条件下,你可能才会注意到新型化学材料的储存潜力。
但是当你开发更大型号的电池时,当中可能就会出现问题,比如化学过程可能无法有效展开,或者是条件(如温度或长期使用)可能不适合商业使用。这有可能吓跑潜在的研究人员和投资者。
4.测试,可靠性和安全性
最近发生的锂离子电池着火问题说明,我们对电池安全后果的了解是多么有限。任何新的电池技术都需要执行比我们现有技术更高的标准,这也就意味着,原本就已经很长的开发周期现在又要额外增加多年的研究和测试。
正因为如此,任何新的电池技术都会花费几年甚至几十年的时间才能完全发展,即使如此,新技术应用的安全性也不能保证。
那么这种电池停滞对其他新兴技术有什么影响?
再生能源
太阳能发电是清洁和可再生的,而且生产成本也变得越来越低。问题是,光照并不总是存在的,多云天气和夜间都是问题,除非你有一种有效的方式来储存白天产生的多余能量。如果没有高效的电池存储,太阳能仍然是昂贵的,不仅不适用于许多应用方向,并且永远无法成为我们当前能源需求的完全替代品。
手机
智能手机的耗电量非常高,并且每天都得充电。手机电池目前的寿命只有几年,因为锂离子电池可以充电的次数是有限的。如果没有新型电池来延长使用寿命,手机开发周期将会更快,并且处理能力可能会使电池问题更加严重(因为更高的性能会进一步增加功耗)。
电动汽车
电动汽车的环保性要比燃油车高非常多,但即使是最好的车型也需要定期充电 - 这对消费者来说非常烦人且成本高昂。更好的电池可以存储更多的电量,从而增加行驶速度和续航里程。但是在目前,电动汽车的这一方面只有一些微小的改进。
现状
目前,大多数电池生产巨头,电池创业公司和其他科技机构将继续专注于标准锂离子电池的迭代改进。这从长远看并不是最佳解决方案,但却是最安全的解决方案之一——尽管改进效果不大,但好在很稳定。
在足够多的投资者开始关注风险较高的项目,并向有革命性潜力的技术进行投资之前,我们所能看到的电池技术发展也就仅此而已。
如何做好电动车防火安全,三门峡消防提醒:
1.严防线路老化。电动车使用时间久了,车里的连接线路很容易老化、短路。如果车内的电线发生短路,加上外部温度过高,很容易发生燃烧。建议用户最好在半年至一年时间,定期到维修点作检查。另外在高温天气下骑行之后,要把车子放在阴凉处,等车辆和电池的温度降下来后再充电。
2.严防电池短路。电动车电池使用年限长了,内部线路容易短路,容易引起自燃。还有的电动车电池安装不规范,在长期使用摩擦后会导致短路发热引发电池燃烧。据有关技术标准,电动车内普通电池使用年限为1.5至2.5年,建议用户定期更换电池,并且一定要到正规店铺购买匹配的电池。
3.严防充电器不匹配。不同品牌的电动车充电器千万不要混合使用,这样会埋下安全隐患。如果充电器损坏,请到正规店铺购买。
4.严防过多充电。一般情况,电动车充8小时左右的电就能够满足用户的需求。长时间充电会减少电池的寿命。所以要保证电动车的充电时间,当电池电量放掉70%至80%时及时充电,一般夏天充电6至8小时,冬天充电8至10小时为宜,且电池不宜过度放电。
5.严防电压不稳。当多辆电动车同时充电时,会导致电压不稳,容易引发安全事故。另外,有些人喜欢私拉电线充电,也埋下安全隐患。市民一定要做到不私拉电线,在正规充电处充电。
6.严防在楼道内充电。不少用户将电动车存放在楼梯间、走道或者是推入室内充电,这样一旦电动车发生火灾,火焰和浓烟会封堵建筑的安全出口、逃生通道,容易造成人员伤亡甚至群死群伤。所以不要在楼梯间、过道或者室内充电,以消除安全隐患。
阳店派出所大走访解民忧
本报讯 近日,市城乡一体化示范区公安分局阳店派出所院内一派锣鼓喧天,农民工薛某等40余人将一面写着“为民解忧的好民警”的锦旗,亲手送到该所副所长张明亮手中,感谢派出所积极为其调解工资纠纷并帮他们拿到血汗钱。
1月17日,该所民警在辖区企业开展走访调查活动时,了解到辖区一工地卢氏籍民工薛某等人因临近春节,无法领到劳动报酬而情绪激动,极可能引发群体性事件的事实。民警在摸清情况后,积极协调施工现场负责人处理此事。经过民警一整天的协调工作,最终使工地各方达成协议,暂由总包方先行代付薛某等人工资。
据了解,阳店派出所民警落实示范区公安分局“大走访”活动要求,深入基层访群众所需、所急,有效化解各类矛盾纠纷30余件。












