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下一次真正的电池技术突破还要等多久?
[ 通信界 / 温锋 / www.cntxj.net / 2018/11/14 23:07:09 ]
 

即使是公认已经发展到了一个顶点的智能手机,我们每年都还可以看到大量技术和设计上的变化,比如今年最成话题的OLED屏幕、大屏占比设计等等。

当然了,无论这些东西怎么变,有一些不变我们好像都已经习惯了,那就是电池技术。性能不断增强,分辨率不断提高,拍照越来越好看,但是续航那是肯定没有太大突破的。

我们当然有办法提高手机的续航时间,只要把电池做得更大就行了,但这只是最粗暴的办法,手机毕竟就那么大。几乎所有的技术研究都可以靠砸钱和时间来解决,电池技术那么重要,就不值得大厂们投入吗?

解决方法听起来简单,但其实并非如此。投入大量金钱,雇用最好的科学家,拥有足够的耐心,这都不是解决问题的关键。问题在于,打造一个能量密度更高的电池,涉及到的将是一个全新的科学领域。

对此伦敦帝国理工戴森工程学院的教授比利·吴解释道,摩尔定律简单来说,就是每隔几年晶体管都会变得更小,让芯片能够容纳更多,从而提高处理能力。

电池领域却不是这样。“在微处理器领域,一切都只为了把东西做得更小。但到了锂离子电池这边,如果你想提高能量密度,换句话说就是增加手机的续航时间,那你就必须要从根本上改变电池里的材料。”

这当然不会是“那就换材料呗”那么简单,因为内部材料组成的平衡哪怕有一点不对都可能会导致严重的问题。

现在那么多的事故,都在提醒我们一旦出事会有多么严重。吴教授表示现有的镍、钴、锰组合在未来的几年内可能会发生变化。因为镍更活跃,它的比例会得到提高,从而增加电量。

当然了,只是这点变化仍需要几年的测试保证一切稳定和安全。据说如果成功,续航能有10%至20%的提升。然而人们等了那么多年,等来的提升和时间似乎并不相符。电池技术的真正突破,仿佛是人们在追逐一个不可能的梦。

困难重重

电池

用科学家的说法,电池技术可以说是一种“混沌的艺术”。它之所以发展得那么慢,很大程度上是因为几乎每一点微小的进步或改变,都需要经过大量的实验和测试,以保证安全和稳定。即使是发现了对于提升能量密度很有帮助的材料,你都不能保证它真的能用。

举个例子,近来人们发现比起现在电池里的石墨,硅胶似乎是一种更好的材料。它的能量密度是石墨的十倍,意味着如果现在我们的手机能撑一天,硅胶电池就能让手机顶十天。问题就在于,这样的电池就变成了一个很危险的爆炸物。

为什么会这样呢?当电池充放电的时候,石墨会膨胀和收缩大概10%的幅度。我们能对付10%,但硅胶在这上面能达到300%。不用多想都知道,这种电池该有多么危险。

也正是因为这样,电池技术研究的投入可以说是一个看不到底的黑洞,因此世界上尽管有着许多科学家、企业和研究机构在坚持不懈地攻关,但看不到前景使得这些努力始终都是各自为战,形成不了一个业界范围内的合作。

更重要的是,三星GalaxyNote7这一系列的事件震惊了整个业界,这也让人们在研究时变得更加小心翼翼,更重视每一步的测试。业内人士透露说此前许多厂商都开始抱有侥幸心理,想要强行推进电池能量密度的增长。电池事件是一个警醒,迫使所有人的节奏都慢了下来——当然了,注意安全肯定是一件好事。

我们能看到进步吗?

充电接口

那么问题来了:既然突破的进度已经如此缓慢,我们到底什么时候才能看到进步的到来?有趣的是,答案是很久以后,但好像也不是那么久。

“要开发一种新的化学过程大概需要10年的时间,1亿英镑的投入,所以它在经济规模上和微处理器领域比不了。”吴教授说。

而且,10年时间不过是第一阶段。接下来还要再花10年,不断地测试和改进,让新技术足够安全和稳定,否则就不能把它应用在商业化上。最简单的例子,锂离子电池的相关研究成果于1980年首次发表在牛津大学。一直到上世纪九十年代之后,索尼才首次将这个技术商业化。

“我们已经有了另一种化学方案,但它要到来还需要一点时间。人们一直在谈论硫磺或硅胶作为电池的新材料。另外现在有一种被称为锂空气电池的可能会是最终的解决方案。然而在它尽善尽美之前需要一个甚至两个10年以上的时间。”吴教授说。

10年甚至20年的时间对每一个人来说都久得可怕,但是在听到了之前那些令人绝望的状况之后,好像也就没那么长。更重要的是,厂商们另辟蹊径,零零碎碎的进步和优化肯定还会是有的。

尽管电池技术短时间内没法突破,但毕竟其他的技术不能不进步。随着手机性能继续增强,分辨率甚至还要上到4K级别,这些都对能耗优化提出了苛刻的要求。

对此,10纳米工艺甚至7纳米工艺都已经上了日程。OLED屏幕可以有效减少能耗。各种软件层面上的优化也都成为了必修课。

 

作者:温锋 合作媒体:TangoDown 编辑:顾北

 

 

 
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