超級電池即將面世?電池不再是電子產品的短板

2020-12-11 悲了傷的白犀牛

近日,法國一家創業公司Nawa Technologies表示,他們正在研發一種新型電池(新型碳納米超級電容器),能夠在短短數秒中給一輛電動汽車充滿電,而同時,電池的重量也有明顯下降。據Nawa Technologies的官方信息顯示,他們研發的新型電池是基於全新的電池技術原理,並不通過氧化還原就能發生作用,由於沒有發生化學反應,僅僅只是質子和離子之間的物理分離,超快充電並不會導致電池產生熱量或者膨脹。這意味著碳納米超級電容器的使用壽命非常長,充電周期可以高達100萬次。

如果,以上所述成真的話,將對今天的智能終端產業,甚至交通行業產生顛覆性的影響。

隨著信息通信技術和各種終端硬體技術的快速發展,如,CPU的速度可謂是一日千裡,相較而言,電池技術的發展就有點相形見絀。到今天,對於智慧型手機而言,電池毫無疑問成為其最主要的短板,極大地限制了其發展空間。

今天的電池的基礎原理還是跟幾十年前的伏打電池一樣,通過氧化還原反應發生作用。只要你高中化學課沒有翹掉電化學這一課,你基本能李傑80%以上的電池原理——高中化學書上講述的Zn Cu原電池用的是氫離子,原理和現在鋰離子電池一樣,只是把正負極材料、電解液換換,氫離子再換成鋰離子罷了。

但是,跟世上大部分事情一樣,越是簡單的事情越難取得突破,與CPU、無線通信技術等單向單變量系統不一樣,電池系統是一個複雜的多變量系統,其突破性發展受制的因素太多了。怎麼來理解呢?

簡單來說,電池容量的大小是由什麼因素來決定的?電池容量x電池電壓=電池能量密度x電池體積。電池體積又受到這幾個方面的影響,一個是整機的大小,一個是機身的厚度,還有一個就是一些細節設計,這些因素都對電池體積帶來了限制,因此,決定電池容量大小的因素就是電池能量密度+電池體積。

理論上,我們要提升電池的性能,有兩個方法,一個是增加電池的能量密度,另一個是增加電池的體積。但是,這只是理論層面,現實生活中,智慧型手機的體積越來越小,留給電池的空間相應的也受到限制。

增加電池體積這條路走不通,那是不是可以走另外一條路——增加電池的能量密度呢?理論上可以,但現實是,一旦電池能量密度提升到一定的閥值,電池本身將成為一個爆炸物,其安全性成為一個非常嚴重的問題。如,各種大容量的充電寶都不允許在飛機和地鐵等密閉空間裡進行充電,以避免安全事故,而這是有實實在在的前車之鑑的。

受限於這些種種因素限制,電動汽車和智慧型手機的發展都受到了制約,如,電動汽車充電時間長、續航裡程短等短板極大影響了消費者對電動汽車對信心,以致於在汽車廠商和政府大力推廣了很多年以後,電動汽車的市場份額還是不如人意。而同樣,受限於「落後」的電池,智慧型手機的發展空間也比想像中狹窄很多,太短的續航時間也讓用戶在日常使用過程中遇到很多麻煩。

一旦上述碳納米超級電容器電池能夠成功問世並規模商用,以上問題都將迎刃而解,將給傳統電動汽車行業、智慧型手機行業以及社會相關行業帶來顛覆性改變。

最後,提一個個人對於電池發展的設想,其實如果電池技術受限於各種因素無法取得突破的話,其實還有一條路可以走——無線供電技術,如果有一天,電源能夠像今天的wifi一樣給我們的設備進行供電(我稱之為電源雲化),那麼電池本身的容量和能量密度都不再那麼重要了,就像雲計算盛行後,本地的小型伺服器就不再重要了。

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