用上這些電池技術,你的手機續航就有救了!

作者 | 發布日期 2015 年 04 月 14 日 8:18 | 分類 電力儲存 , 電池
PingWest 配圖

在過去的幾天裡,我們討論了一些有關於電池技術的問題,比如為什麼智慧手機和平板電腦的計算效能進步的如此之快,而電池技術卻彷彿止步不前;以及手機續航差竟然是軟體開發者的問題,因為他們的應用中含有大量無用的代碼浪費了手機的能源和通訊資源。



我們明白了電池工業並非日新月異,但人們仍對未來懷有憧憬:至少,總有一天我的手機電池續航能超過一天吧!?

在電池系列討論的第三期裡,我們將介紹一些當下以及未來的前沿電池 / 充電技術,當中也不乏有早就誕生、性能先進,但因為成本和安全性的考量未能大批量生產並進入千家萬戶的技術。因為,也許未來的某一天,手機待機超過 2 天,讓您的特斯拉可以在京滬之間跑一個來回也說不定。

固態電池

battery_pingwest 041302

大多數人都聽說過固態硬碟,基本上可能沒聽說過固態電池吧?其實固態電池很好理解,因為現有的絕大多數電池都是「液態電池」,電解質為液態。

密西根大學研究團隊成立的一家名為 Sakti3 的公司正在研究一種新的固態電池,能量密度號稱達到了每升容量 1,100 瓦時,大約比現有的鋰離子電池好 50% 左右——很可惜,固態電池的技術早已誕生,只是因為大批量生產成本、難度太高的原因被暫時擱置。還好,一直有研究人員在做出努力。

 

鋰硫磺電池

battery_pingwest 041303

使用奈米技術,將硫磺加入到現有的鋰電池電解液化學成分當中,不僅能將其能量密度提升數倍,還可以延長使用壽命。一家名為 Sion Power 的公司過去獲得了美國政府以及世界上最大的化學工業集團巴斯夫(BASF)的投資,該公司生產的鋰硫磺電池號稱可以達到每升容量 2,600 瓦時的能量密度——很遺憾,鋰硫磺電池技術和大多數其他高科技電池一樣,想要以適合市場的成本量產,還需要時日。

 

氫燃料電池

battery_pingwest 041304

和化石燃料一樣,氫燃料電池的放電方式也是化學反應,發生在氫燃料和氧化劑中間,而不採用燃燒的方式,直接將化學能轉化為電能,因而提高了效率。氫燃料電池早在 1838 年就被發明出來,知道上世紀中葉美國國家航空暨太空總署將其用於阿波羅飛船才算是正式商用。雖然燃料電池聽上去感覺沒那麼安全,但看起來蘋果未來說不定會考慮將其放在自己的手機、電腦等計算設備當中,他們 2010 年曾經提交過一項燃料電池專利。

英國一家名為 UPP 的公司也已經在銷售氫燃料充電電池,售價 149 英鎊,但是不能重複充電,用完了之後只能更換新的電池,售價 6 英鎊。

battery_pingwest 041305

看了這麼多暫時用不上的電池技術,想必大家的心情一定是這樣的:用不了的你跟我說有什麼用?別著急,接下來這幾種技術都已經比較成熟,有的你已經在使用,有的你很快就能體驗到。

 

鋰離子電池

battery_pingwest 041306

從上世紀 70 年代第一塊鋰離子電池製成,到 20 年之後 Sony 將這種技術正式商用投產,再到現在日趨成熟,鋰離子電池技術已經度過了快 50 年的時間——你沒有看錯,從製備到大規模生產就跨越了 20 年時間。50 歲的高齡,對於鋰離子電池來說可不算老。因為其他前沿的電池技術因為種種原因還無法大量生產和使用,鋰離子電池在未來相當長的一段時間裡仍然有用武之地。而且,從降低生產成本、提高能量密度的方面來看,鋰離子電池仍有非常大的改進空間。

特斯拉的電動車就採用自家的鋰離子電池,如果你拆解過或看過別人拆解特斯拉的電池,會發現裡面就是由一個個像三號電池一樣的電池心組成的。為了供應自家電動車,特斯拉在內華達州建造了一座超級電池工廠(Gigafactory),造價高達 50 億美元。因為高技術工具投入量巨大,生產規模龐大,這座超級工廠的生產成本比普通的鋰離子電池製造廠要低 30% 左右——很明顯,其他電池廠商的改進空間還是很大的。

 

快充技術

battery_pingwest 041307

其實電池技術的進步有很多可努力的方向,比如單位能量密度提高、生產成本下降、放電效率提高、充電速度加快……沒錯,如果別的都很難搞定,至少我們可以讓充電速度快一點。簡單來說,同樣電流電壓高一倍,或者同樣電壓電流高一倍,充滿一個手機電池的時間就會減少一些;當然,快充技術並沒這麼簡單,它需要手機的晶片、主板以及電池等多個元件的配合,但如果你看一下你手頭支持快充技術的充電器,會發現上面的標定電壓電流基本就是上面提到的樣子,一般會有兩到三種不同的電壓電流組合,從而使現在電池低電量時高壓 / 高電流快充,快到滿的時候減慢充電速率。

現在,高通、三星等知名行動技術廠商都有自家的快充技術,而由於這兩家的行動晶片的市佔率,快充技術基本已經成為市場銷售手機的標配。2015 年打算買手機?一定要看下手機是否支持快充,對生活質量有很大改善喔。

 

無線充電 / 遠距離 / 定向無線充電

battery_pingwest 041308

跟快充技術相比,無線充電技術更常見了。通過一個線圈接收一定功率的電波,將其轉化為電流輸入電池,各大智慧手機廠商的旗艦手機大多已經支持或可以透過更換配件來支持無線充電。然而,和無線充電相比還有更激進的做法,微軟亞洲研究院的一個團隊研究的方向就是超遠距離的無線充電。場景:當用戶攜帶手機進入充電範圍內,識別器將會識別該設備,然後發射一道聚焦的可見光波,讓支持無線充電的手機接收到並開始充電。為了保證安全,手機和充電設備之間通過發出不同顏色光的 LED 進行溝通,並且在有障礙物擋住的時候(比如有人穿過光波)就會立刻停止發光。

除了這種聽上去更高科技的定向無線充電之外,更簡單的方法就是更輕薄同時功率更高的無線充電板,未來將可以直接作為建築裝修材料安裝在牆上、地面或天花板上,當設備進入充電範圍內將可以自動開始充電。

(本文由 PingWest 授權轉載) 

如果你喜歡我們的分享和文章,請幫我們按個讚

發表迴響