目前全球使用最廣泛,技術最先進的電池技術,是鋰電池技術。我們的手機平板、電動汽車,甚至太空車都是使用的這個技術。他的優點是穩定,缺點是容電的密度基本到了極限,就是說很難再從鋰電池技術上,挖掘出更大潛力了。
目前全球最先進的鋰電技術,也就是兩噸重的電動汽車,要一噸重電池,續航500公裡。手機平板電池也一樣,充一次電三五小時,用一到兩天。個體企業技術水平不同,有微小的差別,但全球鋰電基本就這個級別。電池續航問題,不是某些產品的缺陷問題,而是整個人類今天遇到的一個坎,一個急需突破續航的坎。
如果三年前的晶片,內存、攝像頭叫一百,那麼去年就叫二百,今年叫三百,具體數據不定,但成倍增長是共性。摩爾定律儘管快要走到極限,但增長遠沒有結束。而鋰電池技術,再過三年,可能還跟今天差不多。電動汽車三分鐘充電,跑一千五百公裡,手機充電一分鐘,用一個星期,這個全人類的美好夢想,靠鋰電池實現,希望很渺茫。
那麼目前有沒有什麼新的方向可以解決這個問題呢?目前有幾個方向,科學家們正在努力尋求突破,它們有些在理論上,有些在實驗室已經實現了。
1. 眼下最有可能實現的是石墨烯電池技術,全球有很多專家和企業正在攻克這一技術。它是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新能源電池。它的充電速度是目前鋰電池的一千倍,容電密度超過三倍。就是說電動汽車充電三分鐘行駛一千五百公裡,石墨烯電池完全可能。
我國浙江大學高分子科學與工程學系高超團隊,就在實驗室研製出了這種新型石墨烯-鋁電池。它能實現1000次充放電性能不減,而在100攝氏度的環境中,能實現4.5萬次穩定循環。不過它還停留在實驗室階段,到投入生產還有很多問題要解決。我國在石墨烯方面優勢很大,要知道世界石墨的70%在中國。截至2016年3月,中國石墨烯的專利總數佔全世界的56%,排名第一,後面是韓國、美國、日本!
2. 燃料電池技術,燃料電池顧名思義,它的電力來源於化學反應,是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置,又稱電化學發電器。比如給電池裝置持續放入氫,讓其與氧反應,電池就能不斷產生電力。它的特點是安靜清潔,轉化效率高,只要提供燃料就能持續地產生電力。也是一種非常有前途的全新電池技術。
3. 可控核聚變電池技術,核反應產生巨大能量道理大家都知道,但是控制管理好這個反應過程,是個艱巨的任務。目前的核電站、艦船上使用的核動力裝置,都形成了相對穩定的工作狀態。但是如何把這些裝置變小,變得更安全可控,還有很遠的路要走。有專家形容,如果說手機電池是一塊核聚變裝置,假設它是一塊燒紅的鐵,那它能整整紅幾年,能量幾乎是無限的。如果汽車手機使用的是核電池為動力,那麼你以後根本不用考慮動力和續航問題,你要考慮的唯一問題是安全。
總之,鋰電池技術已經上升遇到了瓶頸,這個瓶頸對整個人類技術進步都有影響,下一代電池技術正在路上,誰能脫穎而出,還有待觀察。