猎云网12月15日(文/默斯良 责任编辑/水上焱)
在科技产品更新迭代异常迅速的今天,唯有电池这一款给智能设备提供生命力的基本配件在其他小伙伴优雅转身的同时经历一次次的悲惨撞墙。是被开发者忽略了吗,还是已经发展到顶峰,为何电池技术迟迟打不开局面,让我们来分析一下这位技术发展的卡位者。
关于能量密度,没有什么可选择
作为能源,电池首先需要解决的就是续航问题,也就是电池本身的容量。因为人们目前对电子产品的需求越来越大,以手机为代表的智能产品已经占据了我们生活的大半江山,人不离机已经成为一种普遍现象。而现在的手机续航大都只能持续一天,并且还经常在人们着急使用的时候电量不足,极大的影响了人们的生活,所以就必须提高电池的续航能力。
但是在这些年来,电池的储电能力却并没有得到长足的进展。电池提供电流,做个比喻,这就好比一杯子中的水,水就相当于电流,越多的水就需要的越大的杯子,如此一来,当电池所蓄的电流越来越多时,电池的体积就必然增大,而如今智能设备的大体趋势是芯片等部件和整体越来越小,这样才能更加方便人们,更加促进科技水平的提高,这就与目前的电池技术产生冲突。如今的用户都希望电池更小,电池容量更大,想要破解这一难题,只能是逐步提升能量密度。
而目前研究发现能量密度最高的电池为:铝空气电池,实际比能量高达300~400Wh/kg并且几乎不污染环境,不产生有毒物质。但首先这种电池是一次性电池;其次他需要“纯净的空气”做反应剂,手机上不可能整一个高效空气净化器;再者铝空气等各种空气电池技术还不成熟;所以虽说他的比能量能承包手机一辈子,但技术实用上不现实。
到最后,目前技术最成熟、能量密度最高的电池只有锂电池了。如何挖掘锂电池的理想能量密度成为电池技术发展的一大方向,目前手机电池前进的方向集中于此,但这样的提高是极其缓慢的。
其他常用电池技术,都比不上锂电池
另外还有镍镉电池,顾名思义,镍镉电池是由镍和镉两种金属元素为主要支撑,其采用金属镉作负极活性物质,氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池。
镉镍电池标称电压为1.2V,有圆柱密封式、扣式、方形密封式等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点,但存在“记忆”效应,常因规律性的不正确使用造成电性能下降,也就是说当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后,如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用。
但其因为内阻小,可供大电流的放电,当它放电时电压的变化很小,所以作为直流电源的它是一种质量极佳的电池;因为采用完全密封式,因此不会有电解液漏出的现象,也完全不需要补充电解液;另外也有着很广的温度适用范围。
虽然镍镉电池十分经济适用,但记忆效应成为其发展的制约,但也在电池领域占有一席之地。
还有镍氢电池,它的电量储备则比镍镉电池多30%,比镍镉电池更轻,使用寿命也更长,并且对环境无污染。
高热量比和高功率比让其成为部分电动汽车的使用电源,并且其寿命也比较长,80%DOD(放电深度,每次放出80%额定电量)下循环寿命达到600~1200次,低成本、免维护等优点让其也有一定的市场,但其也不可避免的存在一定的“记忆效应”。
因为这两类电池同时也在充电阶段存在一定的缺陷,另外也没有锂离子电池使用方便所以不会用到手机这种精密电子设备上,在收音机、录音机这样的电子设备有所应用。
快速充电是另一种思路
另外,充电技术也是难点。现在,人们手机的电池充满大约需要三四个小时,如此漫长的充电时间会影响人们的工作和生活,人们对于智能设备的需求不已自己的意志为转移,成了“电奴”。
而目前所谓的快速充电和涓流充电只是对电池的一种维护性充电,无法满足人们期待的类似直接倾灌似的充电要求。所以,如何让电池快速充满也就成了一项艰难的课题,并制约着其他科技领域的发展。据此瞬间能充满电的“超级电容”成为一大发展方向。
可以看到,目前电池技术发展最需要的解决的问题就是蓄电量和体积的协同发展和充电技术的提高。
锂电池技术发展现状
电池硬件可选择空间小,只有提高锂电池实际能量密度、快速充电两个选择,目前锂聚合物电池这种更高效的电池成为重点发展方向。它也是锂离子电池的一种,但是与液锂电池相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性和低成本等多种明显优势,是一种新型电池。
在形状上,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状和容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达0.5mm。 它的标称电压与也与锂电池一样也是3.6或3.7V,同时没有记忆效应。
其主要分为三类,包括固体聚合物电解质锂离子电池、凝胶聚合物电解质锂离子电池和聚合物正极材料的锂离子电池。 固体聚合物电解质锂离子电池的电解质为聚合物和盐的混合物,因为在常温下的例子导电率低所以适用高温范围。
而凝胶聚合物电解质锂离子电池通过在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂,从而提高离子电导率,使电池可在常温下使用。还有聚合物正极材料的锂离子电池由于采用导电聚合物作为正极材料,所以其电容量相对比液态锂电池高一些。最重要的是其超薄的外形和轻质量让其或许成为未来电池的主流。这几款锂聚合物电池的出现可以在一定程度上改变电池技术的困境。
新近有研究机构展示的碳纳米技术电极、硅纳米技术电极,以提高与聚合物电子的接触面,从而能更高效利用低密度能量。
许多厂家开始转换思路,推出快捷的充电技术。比如oppo推出的vooc闪充技术,就可以在30分钟内充电四分之三,同时解决发热问题。而无线充电技术也开始得到研发,另有太阳能充电技术,虽然目前还不成熟,但也是不错的思路。
可以看到,在电池技术方面,人们受到的技术瓶颈十分严重,但也并不是没有解决的发发,在无法应对面前瓶颈现状的同时,创业者完全可以改变思路,采取迂回战术,学习上面企业,开辟出新的发展领域。