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电池技术为何停滞不前?革新技术尚未出现

       据国外媒体报道,当2009年苹果重新设计MacBook Pro时,它采用了一种新型电池,使得电池续航能力比之前模型长了40%。这款笔记本电脑可以维持7小时,足以看2遍电影《阿拉伯的劳伦斯》,苹果营销总监菲尔·席勒(Phil Schiller)将这款电池称为“革命性的”,但事实上它的确如此吗?


       过去20年间发生的科技飞跃实在令人瞠目结舌。计算机已经从功利主义的盒子转变为由金属和玻璃组成的线条明朗的矩形,且小到能够放在口袋里。现在的设备要强大得多,一款新型智能手表的计算能力比阿波罗登月飞船的都要强大。然而,电池是另外一回事。


       即便消费者电子产品制造商,从苹果到三星,为了让设备拥有更长的电池寿命投资了上百万美元的科研资金,科技本身却无法在未来几年就发生翻天覆地的变化。但这并不会减缓高度依赖电池的小配件数量不断上升的趋势。


       为什么电池技术停滞不前一直是研究人员讨论的话题之一,很多人表示我们已经到达科学的极限。无论真正的原因是什么,消费者将需要竭尽全力高效利用需要电池驱动的设备。


       两条进化路线


       为了理解具体的情况,我们必须考虑三个问题:电池制造商的过去、现在以及未来面临的挑战。美国加州高级电池初创企业恩维亚公司的联合创始人和业务开发主管迈克尔·辛库拉(Michael Sinkula)发现1995年电池里存储的能量一直未发生特别显著的变化,直到十多年后2007年电池存储的能量才翻了一倍。自那时起,电池能量的增加从未超过30%。恩维亚相信直到2021年大多数电池存储的能量可能都不会翻倍。


       然而,一台标准的手提电脑可以运行长达10小时,这是为什么呢?一般来说科技进步源于两个单独的推动力:不断地缩小每一个零部件的大小和不断改善管理所有部件的软件。一台电脑的大脑是它的微处理器,芯片可以为绘制图片,或者辅助Facebook更新你好友的生日状态进行必要的复杂计算。在过去的几十年,工业界一直在努力缩小处理器的体积。随着它们变得越来越小,它们所消耗的能量越来越少,因此电池寿命越来越长。


       但电池另当别论。本质上来说,它们是金属和化学物质的集合。连通电池意味着会有电流经过。而化学过程面临的一个问题便是做的越小并不意味着变得越好。你可以设想它为一瓶饮料:杯子里装的啤酒越少,你能够喝到的啤酒也就越少。


在此之前,主要的电池发展都源于使用了新材料。当材料从镍转化为金属锂后,消费性电子产品的电池寿命极大的延长了。磷酸锂铁之父、现代电池发展的一名重要科学家约翰·古德伊夫(John Goodenough) 教授表示,现在的研究主要关注于改善锂电池的寿命。“元素周期表非常有限,” 古德伊夫说道,因此进步和提升变得越来越困难。


       与1979年古德伊夫宣布取得了突破性进展使得现代电池变为可能的时期相比,现在研究电池问题的科学家数量明显要更多,然而,可以试验和研究的新材料却已经匮乏。


       智能手机能够持续使用一周——而非只维持一天——所要求的是彻底革新的科技,而这样的技术目前尚未出现。古德伊夫认为“延长电池寿命的下一个策略目前还是未知数。”


点击次数:  更新时间:2016-03-10 18:30:32  【打印此页】  【关闭
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