透过泡沫看本质：电池的未来在哪里

显示全部楼层 · 2020-11-22 17:47

卡内基梅隆大学提出的“技术成长曲线”告诉我们，诸多新技术想要与锂离子电池竞争还有多远的路要走。
每隔几周我们都能看到爆炸性新闻，声称发现了电池技术的“圣杯”，将来我们可以运用该技术在几分钟内给智能手机充满电、开电动车行驶数百英里、开发廉价可靠的可再生能源存储手段。
然而，这些“颠覆游戏规则”的电池似乎并没有在头条新闻之外的地方大显身手。这是怎么回事呢？
卡耐基梅隆大学机械工程学院的助理教授Venkat Viswanathan提出了同样的问题。在最近发表的论文中，他和他的同事提出了一个量化电池化学研究进展的“技术成长曲线（hype cycle）”。
这些研究人员统计新发表关于特定电池化学机制的技术论文，以确定该技术在“技术成长曲线”中的位置：从“创新出发点”、“期望膨胀顶峰”到最终的“稳定生产期”。最后这一阶段正是当前锂电池所处的位置。

这个图表展示了一些类型各异的电池技术。锰离子电池、钠离子电池、锂-硫电池的工作原理都与锂离子电池在某种程度上类似，但它们在能量密度（决定了电池有多小，或多轻）和成本上有击败锂离子电池的潜力。譬如，由于硫的价格低廉，相比于当今的锂离子电池，锂-硫电池有潜力大幅降低成本。然而目前的锂-硫电池并不稳定，易出现能效大幅下降和自放电。并且，当离子在电池中运动时，锂-硫电池的电极可能膨大80%，如此一来就很难找到维持电池形态的材料。不过锂-硫电池是最有前景的技术之一，其发展过程刚刚越过了Viswanathan及其学生所指出的“期望膨胀顶峰”。
锂-空气电池是除了锂离子电池外唯一越过“泡沫破裂低谷”并走向“启蒙上升期”的电池。锂-空气电池的储能技术完全不同，击败锂离子电池的潜力极大。这种电池的用金属锂做负极，在正极一端直接与空气中的氧气反应。由于反应物之一是空气，理论上讲，该电池储存同样能量所需材料仅为其他电池的一半，其重量也可减半。这一优点尤其为电动车行业所关注，因为小体积电池组对电动车十分有利。然而，锂-空气电池想要在成本和使用寿命上比肩传统的锂离子电池、达到“稳定生产期”，还有很长的路要走。
Viswanathan研究的价值在于帮助我们预测不同电池技术的发展阶段。虽然创新技术如雨后春笋，在便携式电子设备、电动车、电网设备等方面，锂离子电池仍然是赢家。也许在数年内，我们就能见证锂-空气电池超越锂离子电池，电动车相对于汽油、柴油
》》》玉璞集匿名用户:
电池真的太需要突破了，限制了很多行业的发展了。感觉有10多年没有变化了

不知道还要等多久
》》》玉璞集匿名用户:
希望在核聚变可控化之前能开发出新一代电池技术，否则电池技术就会被核能彻底替代，毕竟核聚变可控以后就是小型化和商业化，到时候全世界的石油资源国都等死把！
》》》玉璞集匿名用户:
一物降一物
且以为
塑料目前是没有办法降解的
人体都可吸收到。
那么
未来，电池会不会从这个角度来看，来解决。
》》》玉璞集匿名用户:
以目前来讲，现在的电池已经开发到了瓶颈，如果在想有质的突破，就需要发现新的能源材料。
》》》玉璞集匿名用户:
听说有哪种核电池已经应用在高科技领域下了
》》》玉璞集匿名用户:
电池是可携带设备的关键，希望有朝一日带着核电池前进。
》》》玉璞集匿名用户:
最近炒得很火的石墨烯电池不知道是否能去的真正的技术突破以及真正应用到生活中来
》》》玉璞集匿名用户:
电池这些年来没有革命性的进化，希望以后能出现无限能源的电池，这样就不用一天一充了。
》》》玉璞集匿名用户:
我觉得手机的电池技术到了一个瓶颈，电池不过关2k 4k 8k都没有太大意义，因为一用不了太长时间就要充电，增加续航是很关键的技术，对于电动车而言也是如此