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全球电池研发资金投入大,电池技术突破有多远?

智能手机时代,另外一个产业火爆了起来:移动电源。因为手机本身的电池不够用,随便玩玩半天就没电的手机现在到处都是。说白了,就是实际上能满足待机需求的手机,重量应该是

智能手机时代,另外一个产业火爆了起来:移动电源。因为手机本身的电池不够用,随便玩玩半天就没电的手机现在到处都是。说白了,就是实际上能满足待机需求的手机,重量应该是你的手机加上你的移动电源。可是没人想带着砖头一样的产品吧?这是历史的倒车。但是理想的电池在哪里呢?

全球电池研发资金投入大,电池技术突破有多远?

古老的电池与媒体大忽悠

所有的电池,其实都是电化学反应。在初高中的化学课本里,我们使用的是铜棒和锌棒放入盛有稀硫酸的烧杯里面,这时候如果用电线接通铜棒和锌棒,里面就有电流通过,也可以用万用表来测量这个比较微弱的电流。

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原电池反应:得失电子是所有电池的理论基础

上面所说的就是原电池。今天的所有电池,在本质上,依旧离不开阴极阳极以及氧化还原反应。上面图片里面的原电池,就是锌失去两个电子而铜得到两个电子。

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国产超级电容公交车在演示充电,最大充电电流800安培,最大充电功率600千瓦

现在,很多无知的记者或者说缺乏自然科学了解能力的记者,往往会宣传一种产品:某某科学家发明了新电池技术,XX秒就可以充满电!拜托,这种几秒就能充满的,是电容不是电池!电容和电池的区别在于,电池是用化学反应来储存、释放电,而电容则是电势差,并且电容的单位是法拉第,我们常见的电池、充电器一般用安培时间来标注容量。而电容的特点是可以很快速的充电,但是和电池是两码事。超级电容目前只在公共汽车等环境可以使用,充电电流高达200安培(iPad是2安培左右),但是充电后的续航只有几公里。超级电容只是研究的一个方向,距离替代今天的充电电池还需要走的路很长很长。

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噩梦一样的界面:有没有让智能手机充电一次续航一周的超级电池呢?

对于现在的人们来说,智能手机好用待机短,成了所有人的心病,而现在的解决办法竟然是要去解决处理器的功耗……而不是提升电池,那么电池到底瓶颈在哪里呢?

先了解能量密度

能量密度是个非常有趣的概念。它有两个不同的表现形式。因为不同的电池,使用的材料不同自然物理密度也就不一样,所以有瓦时/公斤与瓦时/升两种不同的表现形式。对于普通的手机来说,肯定更关注后面的参数,因为手机内部空间有限,尤其是最近手机企业都在拼命把手机做的很薄。

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最近火爆的小妞电动车用18650电池组,很少见,常见的是磷酸铁锂电池

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飞行器显然希望更轻的重量有更高的能量

但是到电动车上又是一种情况。电动车的空间相对宽裕,但是如果电池原材料如果密度过大,显然会让很多功做在了运输电池自身上。而对于要飞起来的无人机等等,重量的意义就更为明显,同样的做功输出能力轻几克都是非常重要的。

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汽油的能量密度超高,超过了12000瓦时/千克,而手机电池是150-250瓦时/千克,差两个数量级

对于能源,我们最熟悉不过的就是汽油。那么汽油如果完全燃烧,它的能量密度是多少呢?现在的估算,大约是12000瓦时/千克。这是个非常大的数字,由于汽油机做功效率比较低,所以我们的油耗一直不算太低。

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常见的18650锂离子电池,是现在的主力产品,特斯拉电动车也是用其做动力储备

那么我们的锂电池能量密度是多少呢?常用的锂离子电池,大约范围在150-250瓦时/千克,锂聚合物的密度大,可以达到300瓦时/升,对比汽油,完全不在一个数量等级上,差了百十倍。当然也不能说没有进步,随着工艺和材料的改良,我们常用的锂电池密度其实是在逐步提升的,甚至对比十几年前的初代产品(锂电池是1991年由索尼开始量产)已经翻了几倍,但是对于今天的智能手机用户来说,他们希望的是十倍的提升,也就是充电一次,可以用一周左右,能恢复到之前功能手机的电池续航能力即可。

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