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电池知识

你对电池容量和电池技术有哪些误解?

来源:宝鄂实业    2019-05-30 19:21    点击量:

电池技术的滞后制约着很多技术的发展。大家都习惯了抱怨,但实际上,很多人对于电池技术有很大的误区。近日,《科学美国人》撰文解读了这件事情,称关于蓄电池板、电池容量和电池技术的进步,人们有着很大的误解。一起来看看吧。

“除了电池以外,每项技术都在随着时间的推移而进步!为什么就没有人能发明一种更好的电池呢?” 如果我每次听到这句话能得到一角钱的话,那么我现在已经腰缠万贯了。

事实上,每个电子产品发烧友对于电池的理解都欠缺了三点。(二月份,美国公共服务电视台PBS的一档科学类电视节目NOVA推出了一期名为“寻找超级电池”的特别节目,我在其中担任主持。在经历了一年的实验室访问以及科学家访谈之后,我承认我对这个物件已经了然于胸了。)

第一点,你所想象的最多的可能是用在手机或者电脑里的电池。但是你可能会认为,电池是对付能源、交通以及气候变化这些更大的问题的关键一环,很多科学家其实也对此表示认同。

比如,今天电能驱动的汽车仅仅占了美国汽车销售份额的1%。其中原因之一是其价格比汽油车贵。另外一点是缘于“里程焦虑” —消费者担心一旦他们远离家门,他们的电动车就将耗尽电量。如今,正在研发当中的更轻、更高容量的电池正试图解决这些难题。

另一个问题是关于蓄电池板的。电能不像自来水,你不打开开关,它就会一直呆在水管里面。但当你打开一盏电灯,电力就必须在那一刻实时产生。因此,电力公司一直都在致力于应付汹涌而来的用电潮。在人们熟睡的夜间,几乎没人需要用电,而每逢下午五点,用电高峰就会到来,这正是人们下班回家的时候。这些电力公司经常维护着昂贵、供应不足、不时需要使用的备用电厂(也被称为“高峰电厂”)来救急,比如在热浪袭来之时。

连接着蓄电池板的电池可能可以摆脱这些荒诞的高峰。但或许更为重要的是,蓄电池板可以当太阳高照的时候捕捉太阳能,在大风来临时捕捉风能,来应付我们真正需要的用途。因为到目前为止,我们还无法让太阳和风力尊重人类的生活方式和日程。

第二点人们忽视的因素是“我们倾向于关心电池的容量;即一次充电,我的设备可以工作多久。但实际上,容量(能量密度)只是电池工业需要解决的问题其中之一。我们也想要电池变得便宜、在使用后对环境无害、寿命持久即可以重复充电数千次,密度紧致、质地轻巧(尤其对电动汽车而言)以及使用安全。一部爆炸的手机能毁了你的一整天,这点三星可以证明。

总的而言,一块电池不能集这些特质于一身。其次,人们也不需要这样的有点如此全面的电池。比如,电池可能并不需要便携或者紧致。液流电池将为这个行业带来曙光,其化学物质储藏于大型容器之中,并依次流入一个反应仓。此外,还有飞轮储能电池,其用钢等金属制成的原盘,重量可达数千磅,夜间在一个无摩擦的腔体中每分钟旋转数千次。夜间也是维持这种机器运转的能源最为便宜的时候,在白天,工程师可以将这些由运动产生的能量重新提取。

第三点是:几十年来,电池一直在变得更好。我们未曾注意到这点的原因是我们的设备运行速度更快了、更加强大且更加耗电。毫无疑问,如果你把一部现代的iPhone手机的电池放到一部1995年的手机上面,其一次充电就够用满一年。

其它更为伟大的产品正在到来。材料科学家Mike Zimmerman成功地用一块塑料薄膜取代了极为可燃的电解质(通过电解质,离子将在人们对电池充电放电时进行游动),研制出了一种不可燃也不会爆炸的电池。因为其无法爆炸,Zimmerman采用了锂金属而非锂离子,锂离子虽然有着更加大的能量密度,但普遍认为其与如今的液体电铸版电池配合工作时危险程度过高。此外,这种电池还会带来更长的电池寿命。

因此,日过你想抱怨你的电池的话,最好尽快开口。否则,更加优秀的电池产品就要来了。

相关信息显示,磷酸铁锂电池即使在高温或过充时也不会结构崩塌发热或形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。而在其他方面,目前业内的共识是现有的新能源车在已有车型基础上去掉发动机、变速箱等部件改装而来,除电池,其他部位几乎与传统汽车无异。

 

不过当真以为这次电池就彻底甩掉锅了么?

 

记者发现,磷酸铁锂电热峰值可达350摄氏度到500摄氏度,而我们熟知的三元锂电池则在200摄氏度左右。尽管磷酸铁锂电池安全性高于三元锂电池,但明火燃烧的温度一般都在700摄氏度以上,显然高于电池燃点。这也就说明火下电池会因温度过高引起燃烧,需要通过冷却手段和阻燃设计来达到降低损失的目的。

 

 

 

拿上文中因失火被点名的特斯拉作为例子,虽然该品牌电动车失火的案例已经并非罕见,但是从一些细节看,还是在阻燃与冷却方面下了功夫。2013年“特斯拉旋风”正劲时,10月的一起Model S起火案将特斯拉拖入了舆论漩涡。不过特斯拉解释称,之所以电池失火是由于车辆撞上道路中间大型金属物体,车辆冷却系统被破坏所致;而且电池组中每个电池模块都被阻燃物隔离,火势被控制在车辆前部的有限区间内。

 

且不说特斯拉是否存在推卸责任的嫌疑,至少Youtube上的视频显示的确火焰基本只殃及前半个车身,能够称得上“控制损失”。而本次蟹岛火灾中,安凯电动巴士的阻燃性能在大火中的表现却令人失望。现场看来,不少电动大巴都被烧得面目全非,只剩空壳,如果仅柳絮或者烟头的火就能引起如此大的火灾,那安凯电动车的安全性也有待考察。