北极星智能电网在线讯:2014年9月,苹果公司发布了新一代iPhone,和此前历代产品一样,这款最新的智能设备,处理器和图形芯片性能又获得了大幅度提升。
然而,苹果及其他手机制造商从来不会在发布会上提及,有一个组件多年来一直没有变化,那就是锂电池。
不管是智能手机、平板电脑,还是如今异常火爆的特斯拉电动车,所有电子设备使用的锂电池技术,和1991年索尼公司发布的首个商用锂离子电池并无本质差别。
在过去的23年时间里,人们并非毫无创新,全球各地的研究人员从未放弃研发新型电池技术。2014年更是取得了一系列突破,在充电效率、电池容量、发热冷却等方面,传统的锂电池也已经表现得越来越好,很多新的电池技术似乎也已经看到了商用曙光。
但直到现在,电池的使用时间仍然很难让人满意,电池技术依旧是所有电子设备进化的最大瓶颈,而且从产业化的角度来看,电池技术距离革命性突破,仍有一段不小的距离。
鱼和熊掌不能兼得
电池技术为何难以出现革命性突破?主力军锂离子电池到底出了什么问题?
锂的原子序数是3,这意味着它有三个质子,是最轻的碱金属元素,这让它成为已知材料中最适合用来制备可移动电池正极的材料。
当然,除了锂,锂电池中还包括磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料。和更早的镍电池相比,锂电池更小、更轻、能量密度更高,用了不到15年时间就替代镍电池,成为当下主流的电子设备电池技术。
但其也存在不少问题,最主要的是发热。锂电池充电和放电的过程中,在高密度的空间内部会产生大量的热量。
对于智能手机等小型电子设备来说,由于容量限制,发热带来的麻烦还不算大,依靠手机内部的导热设计基本能解决散热问题,但对于特斯拉电动车这种底盘铺满数千块锂电池的大家伙,就必须采取相应的冷却措施。
这就是为什么几乎所有电动汽车或者混合动力汽车的锂电池组上,都附带了体积庞大的液态冷却设备,不过即便如此,某些电动车电池爆炸起火的事故还是时有出现。
锂电池中锂离子的数量是固定的,想要更长久的电池使用时间,就必须增加电池数量,但这又意味着更重的设备、更大的发热量以及更高的过热爆炸可能性。如果想要更安全或者更便携,就必须牺牲电池数量和使用时间。