鉅大LARGE | 點擊量:1018次 | 2018年12月28日
電池技術的突破還有多遠?
人類的發展過程,是對能源使用的過程,也是能源升級的過程,每一次科技的大規模進步,都與能源的升級和進步有著巨大的關系。
在中國,燧人氏開啟了人類用火的時代,使人類開始了使用一次能源的時代,使人類可以使用植物木材中所儲存的大量能源,這一古老的能源使用直到近兩百年才被終結,這次能源革命來自于人類對煤的大量使用,雖然人類很早就發現了淺層煤,但在很長的時間里,人們仍然是依靠木材和來自于木材的木炭來獲得能量。
同樣,人類在約2000年前就已經發現了石油,班固《漢書》中就已經有了對石油的記載,但是直到近代19世紀以后,石油蒸餾技術的發現,才使石油的大規模使用成為可能,而現在,石油和煤炭早已成為了人類生存最為主要的兩種能源,甚至人類一度擔心石油和煤炭被用盡的風險。
據統計,人類在工業時代每年所燃燒的能量,比過去數千年總共燃燒的能量的總和還要多,這也是為什么近百年來地球溫室效應不斷加強,地強溫度不斷升高的重要原因,過去數百萬年、甚至數億年間太陽能量在地球上形成的大量的煤和石油,為人類的工業時代提供了足夠的能源。
但油煤能源的最大問題就是其燃燒所帶來的溫室效應,并且其能源品質并不足夠高,猶其在需要大量能源的今天,這些能源已經不足以滿足人類對于能源的需求,猶其是航天、特種等特殊領域,對能源的要求就變的更高,同時為了滿足人類需求的大量常規能源,而又不繼續加劇溫室效應,人類就必須探索新能源的使用。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
為了方便人類對能源的使用,對能源的保存和轉儲也是人類面臨的重要問題,電能是非常好的中間能源,并且可以通過非燃燒的方式獲得,風力、水力甚至核能都可以獲得能源,但電力能源的存儲仍然是大問題。
電力能源的特殊性在于,他并非一種物質能源,但人類通過電力能源和化學能源之間轉化,發明了可以存儲能源的電池,這使得人類有了可以保存這一能源的可能,人類龐大的現代文明系統其實是建立在電力系統上的文明,包括照明、通信、各種電子設備其實都是依賴于電力運轉,因此,存儲和快速轉化電能,也是人類最為實際的需求。
因為電力可以快速接入到現代文明的系統中,就連提供機械能轉換的電機,其體積和重量也要小于同功率的內燃機,而在電子機器人領域,電機更是必不可少,那么,如何方便快速的獲取電能,就成為人類對于能源未來的期待方向,無線輸電和電池技術成為兩條可選的方案,由于無線輸電技術目前還遠遠沒有成熟,因此人類仍需要將希望放在電池上。
可以說,電池技術的發展已經成為制約人類發展的一個重要因素,沒有合適的電源,人類就無法使通訊設備自由的續航,也無法使電動汽車達到令人滿意的續航里程,在很多無法實現有線輸電的場景下,都將會成為人類的限制。
人類在發展進程中,使用過多種多樣的電池技術,依賴電解液的酸性和堿性電池,被電子設備大量采用的傳統鋰離子電池,還有近些年來一直處于研究使用中的氫燃料電池,都是人類在電池使用探索中的重要成果。
但是,目前的電池技術還遠遠無法滿足人類的需求,猶其近年來,人類對新能源的渴望越來越迫切,電動車的發展也開始倒逼電池產業,要么解決電量的問題,要么解決充電速度問題,讓這兩個指標達到人們可以接受的范圍內,否則,電能的移動化使用一直會是一句空話。
目前,人類已經將主要精力集中在石墨烯電池上,由于石墨烯材料可以使鋰離子自由穿梭,這種能力不僅可以使電池的容量大大增加,重要的是其使的電池的真正快充成為可能,將電池的充電時間縮短至一分鐘內,這將可能比汽車加油的時間還短,足夠可以滿足家用汽車的使用。
新電池技術使用,還可以增加特種航天電器的電量儲存能力,大大減輕用于儲存電量的電池重量,為特種和電子設備留出更大的空間,無人機的續航里程,更是可以通過電池技術的改進,真正實現全天候巡航,可以說,電池技術的突破,為人類帶來的變化,將會是非常巨大的,而這一變化,也正在快速的變成現實。
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