突破電池技術(shù)瓶頸或?qū)ⅹ?dú)享千億盛宴

　　不論是口袋中的手機(jī)還是道路上的汽車，幾乎所有蘊(yùn)含電路的產(chǎn)品都離不開(kāi)電池。盡管在過(guò)去數(shù)十年中許多技術(shù)都取得了明顯進(jìn)步，但電池技術(shù)卻并不包含在內(nèi)。

　　有限的電池技術(shù)水平使交通、能源和基礎(chǔ)建設(shè)等項(xiàng)目遇上了瓶頸。我們對(duì)能源的需求與日俱增，但我們輸送和存儲(chǔ)能源的能力卻極為有限。智能手機(jī)的續(xù)航時(shí)間只有一天，和燃燒汽油及柴油的交通工具相比，電動(dòng)交通工具的續(xù)航時(shí)間也短得可憐。此外，想要通過(guò)太陽(yáng)面板轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存能源其實(shí)并不容易。

　　我們需要在能源的儲(chǔ)存領(lǐng)域取得突破，包括汽油巨頭在內(nèi)的許多公司都在研究相關(guān)的技術(shù)。成功者所能獲取的市場(chǎng)空間非常誘人，但電池化學(xué)的固有瓶頸卻為突破過(guò)程帶來(lái)了極大困擾。

　　最大的問(wèn)題在于電池密度的局限性：在體積和重量一定的介質(zhì)中，我們最多可以存儲(chǔ)多少能量?鋰電池最早出現(xiàn)于1991年，這種電池被廣泛使用在手機(jī)、汽車以及其他可充電設(shè)備上。這種電池每千克可以存儲(chǔ)150至250瓦時(shí)的電量。為了讓這個(gè)數(shù)據(jù)顯得更直觀，一臺(tái)冰箱每天需要消耗的電量大約為1,600瓦時(shí)，每千克汽油所儲(chǔ)存的能量值高達(dá)13,000瓦時(shí)。即便是質(zhì)量最佳的鋰電池，其所能儲(chǔ)存的能量值也僅為同單位重量汽油的50分之一。

　　也有使用其他金屬或者元素的電池種類，例如硫磺和硅等。一直以來(lái)，研究人員都在苦苦尋覓可以在保證安全的情況下突破能源密度的方法。

　　“你在一個(gè)容器內(nèi)所存儲(chǔ)的能源量越大，這個(gè)容器的危險(xiǎn)系數(shù)也就越高。”倫敦帝國(guó)理工學(xué)院戴森工程設(shè)計(jì)學(xué)院的Billy Wu表示，“安全至關(guān)重要，而熱量管理則是關(guān)鍵的一環(huán)。當(dāng)溫度達(dá)到80攝氏度的時(shí)候，容器的部件會(huì)開(kāi)始分解，爆炸也有可能發(fā)生。”

　　制造商會(huì)竭力避免爆炸的發(fā)生。據(jù)行業(yè)研究公司Freedonia Group推測(cè)，在2019年電池產(chǎn)業(yè)的市值達(dá)到1,200億美元。繼真空吸塵器公司Dyson最近和特斯拉聯(lián)手后，三星、松下以及IBM等公司也開(kāi)始大力開(kāi)展電池研究。

　　據(jù)稱，特斯拉電動(dòng)汽車的單次續(xù)航距離可達(dá)200至300英里，這家公司最近還進(jìn)軍了家用電池領(lǐng)域。特斯拉選擇和松下公司合作，并在所謂的“超級(jí)電池工廠”項(xiàng)目中投入了50億美元。想要讓電動(dòng)汽車變得更加普及，大規(guī)模的電池生產(chǎn)必不可少。目前在特斯拉電動(dòng)汽車中，電池所占的成本約為20%。

　　許多人認(rèn)為特斯拉汽車的單次續(xù)航距離應(yīng)該提升至500英里，或者說(shuō)應(yīng)該和汽油或柴油汽車的平均續(xù)航距離相接近。自2009年以來(lái)，IBM公司的“Battery500”項(xiàng)目一直在研究鋰空氣電池，這種電池有望取得和汽油相近的能源密度。但目前這種電池距離商用還為時(shí)尚早。

　　“許多人會(huì)談?wù)摻饘倏諝庀到y(tǒng)。盡管這種技術(shù)終將到來(lái)，但距離商業(yè)化應(yīng)用至少還有20年之久。”Wu表示。

　　Dyson在電池技術(shù)上投資了10億英鎊的資金，在這筆資金的幫助下，研究終于取得了突破性發(fā)展。在去年10月份，這家英國(guó)公司收購(gòu)了由密歇根大學(xué)校友創(chuàng)立的Sak ti3公司，后者的業(yè)務(wù)以固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)為主。據(jù)悉，Sakt i3所研發(fā)的固態(tài)電池其能源密度為鋰電池的2倍。他們?yōu)殡姵靥畛涞氖枪虘B(tài)聚合物而不是電解質(zhì)，這種電池的充電速度也會(huì)更快。

　　除了消費(fèi)級(jí)別的應(yīng)用外，許多研究所針對(duì)的是能源供給領(lǐng)域。“以太陽(yáng)能和風(fēng)能為首的可再生能源存在一個(gè)問(wèn)題，這類能源通常是間歇性的，有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生過(guò)量的能源。我們只能將過(guò)量的能源丟棄，以免電網(wǎng)出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)重的情況。”Wu說(shuō)道。

　　將過(guò)量的能源儲(chǔ)存到電池能可以讓能源的輸送變得更加均勻。但和家庭儲(chǔ)能所遇到的問(wèn)題一樣，面向發(fā)電廠的存儲(chǔ)方式也受制于同樣的局限，商業(yè)化電池生產(chǎn)商只能盡可能讓鋰電池發(fā)揮最大的功效。電池技術(shù)的突破之日終將來(lái)臨，只是目前我們還需要耐心等待。