人類的電池技術,為何多年來沒有實質性的突破

時間 2022-09-21 06:15:02

1樓:艾伯史密斯

近幾年來,隨著人類科學技術的發展,我們身邊的電子裝置效能越來越強,而電池技術(或者說儲能技術)已經到了瓶頸,甚至已經多年停滯不前,其中的原因是目前的電池技術難以有革命性的突破,而傳統的化學電池效能已經接近理論極限。

在十年前,非智慧手機還是主流,一塊900mah電量的可拆卸電池,可以給手機使用1~2天,而現在一塊4000mah電量的手機,對很多人來說使用一天都很吃力。

其實相對於十年前,人類的民用電池技術已經進步很大了,但是相對於電子產品本身的進步來說,電池技術遠遠落在後面;摩爾定律的指數增長也代表了電子技術的飛速發展,更大螢幕、更高的解析度、更強的cpu、更多的黑科技加持,使得電子裝置的電池不堪重負。

鋰電池以高能量密度和低物理密度,成為電子裝置中電池的首選,其實從本質上說,無論是鋰電池、鎳氫電池還是乾電池都是利用化學反應,來實現電能和化學能之間的相互轉化,在電池體積一定的情況下,化學反應發生的能量轉化是存在極限的,而且人類的電池技術已經快接近電池的儲能極限。

目前對電池技術的改進,也主要是在電極材料上做文章,比如廠商經常宣傳的石墨烯鋰電池等等,本質上還是鋰電池,雖然能在充電速度、充放電效率上有所改進,但是對電池能量密度的提升微乎甚微,只要電池技術沒在本質上進行改進,那麼人類就無法跨過此次電池技術的瓶頸。

目前因為電池技術受到發展限制的,主要是移動電子裝置,電動汽車等等,一旦電池技術得到突破,那麼很多產品將迎來春天,人類的科技也將實現一次飛躍,甚至會改變世界格局,比如解決了電動車的電池技術,那麼石油將逐漸成為歷史,其影響力是不可估量的。

目前解決電量焦慮的辦法,無非是提高充電效率,增加產品的整體重量等等,這也是無奈之舉,隨著5g技術的普及,今後電子裝置對電量的需求會加劇。

如果電池技術一直得不到突破,那麼我們也只能使用替代辦法,比如無線充電的技術已經很成熟了,如果能把這項技術進行普及,或許也是一種解決電量焦慮的不錯辦法。另外除了化學電池外,理論上還有核電池,超級電容、燃料電池等等。

其中核電池要實現大功率放電的話體積難以縮小,而且核電池本身還帶有核輻射,加上**昂貴,所以很難在民用當中普及。

超級電容最大的優勢,就是擁有極快的充電速度和長久的充放電次數,但是庫侖力實在太強,哪怕我們使用強度最高的材料,也難以提升超級電容的儲能密度。

燃料電池的儲能密度雖然高,但很難實現小型化,尤其是難以應用在手持電子裝置當中,不過可以應用在汽車當中。

2樓:真誠

世界上新的電池已經出現,多數即將完善。有很多種,最成功的是石墨烯結合鈉離子製成的新型電池。較早的乾電池是鎳氫電池,後來是鋰電池,安全性和容量都不符合實際需要。

3樓:茶話研習室

電子技術的宗旨是,電池的表面積小,而且電池容量大。因為手機容量大。安裝的功能也多。消耗的電量也就增多。導致這麼多年來電池技術沒有實質性的突破。

4樓:金宇學長

因為製作電池的材料非常的罕見,而且電子之間的平衡很難讓人發現,所以多年來沒有實質性的突破。

5樓:匿名使用者

首先電池的理論基礎多年來沒有突破,理論還是那個理論,然後就是材料,電池材料的合成成本較高,導致許多高效能的電池不能量產,也就導致沒有大的突破。

6樓:匿名使用者

因為對於電池的體積還是比較有限的,所以說很難把足夠的電量放入其中。

十幾年過去了,為什麼人類的電池技術一直沒有突破?

7樓:科羅永珍

幾乎每個用過小靈通和智慧手機的人都曾感嘆,電池是越來越不經用了,以前手機充滿電可以用一週時間,現在智慧手機充滿電能用一天就很不錯了。當然,智慧手機比非智慧手機更耗電這一點大家其實都理解。

但從蘋果4到今年即將發行的蘋果最新系列來看,手機的電池技術(續航能力)依然沒有突破性的改變,甚至給人一種感覺,這些年電池技術一直在退步。許多網友戲稱:人類的科技被三體的智子鎖死了,科學技術很難再有大的發展。

玩笑歸玩笑,不過,人類的電池技術想要有革命性的突破,目前來看是不可能的。

目前智慧手機用的幾乎都是鋰電池,鋰電池分兩種:鋰離子電池和鋰金屬電池,不管是哪種電池「鋰元素」始終是核心組成物質。因為鋰元素是元素週期表中電位最低的金屬,用金屬鋰作電極材料才可以在正負極之間產生最大的電位差(鋰離子電池中鋰作負極材料,鋰金屬電池中鋰作正極材料),工作時才能產生最大的電壓,才可以儲存更多的電量。

所以鋰電池的能量密度是遠優於鉛蓄電池和鎳氫、鎳鎘電池的。同體積的鋰電池所含電量是鉛蓄電池的5倍,是鎳氫電池的3倍;不僅如此,鋰電池在不使用時,自身的逃電率是可以忽略不計的,這不僅變相增加了電量,也延長了電池的使用壽命;同時鋰電池重量輕,不含重金屬,對環境汙染也非常小,唯一的不足可能是**比較貴吧!

瞭解了鋰電池的這些特點,我們知道用鋰作為電極是最好的選擇,所以手機的電池技術有一半已經被「鎖死」了,只能去優化另一極的材料,改善電解液和隔膜。例如降低隔膜的電阻,增強隔膜的導電性,保證鋰離子的透過率,增加隔膜強度,降低厚度。這樣一點點推進電池技術的進步,所以操作空間是比較小的,每年只有3%的小幅度進步。

這麼一看10年的時間電池技術進步也有34%了,這難道不算很大的進步嗎?不好意思,高階晶片技術的進步更快,1到2年的時間就會翻一翻,每年進步幅度在60%-70%之間。

蘋果x手機搭載的a11處理器,效能要遠好於a10處理器,a11處理器採用的是10奈米制程和六核心設計,大核效能比a10提高了25%,4個小核提高了70%,多效能提高了 75%。總的來看a11比a10處理器效能上的進步在60%左右,而a11和a10處理器的釋出卻只相隔了1年時間。所以電池技術的進步完全跟不上晶片技術的進步,更強大的運算處理能力會消耗更多的電量,難怪我們會感覺手機耗電量越來越快了。

這些年很多人都在熱炒石墨烯電池和一些黑科技快充技術,報道也是鋪天蓋地,不管是石墨烯電池還是黑科技快充技術,有兩點是無法同時實現的,一是量產,二是安全穩定性。之前有新聞稱:鋰電池+石墨烯技術製成的石墨烯電池可以讓汽車充電10分鐘,續航1000公里,聲稱石墨烯技術可以顛覆能源行業,能量密度、導電性、高強度和重量輕的特點都比鋰電池要優越。

這樣的報道一直沒有中斷過,但人們始終看不見產品,石墨烯的概念似乎有點被過度消費了,或者是別有用心的商人誇大吹噓石墨烯來獲取利益,泡沫太大了。總的來看鋰電池仍然是目前最適合大眾使用的理想電池,雖然電池技術的革新可能要很長時間,但好在目前充電比較快,等一等又何妨。

8樓:南巷如也

只能說是在一點一點的進步,日積月累,終究 會有突破的。

9樓:個非凡哥

並不是所有的技術說突破就能夠突破的,畢竟要看時間。

10樓:小卿學姐

有兩點是無法同時實現的,一是量產,二是安全穩定性。

11樓:小玄子

不光是電池技術,所有的科學技術進步都在放緩,科學已經到了瓶頸期

12樓:

因為目前的電池技術已經足夠人們使用,如果不夠使用的話科學家們才會繼續去開發更強大的功能和使用模式,科學的發展是要以人的需求作為標準的。

13樓:你又是哪塊瓜皮

因為電池最主要的成分就是鋰電池,只要一直用鋰元素,人類的電池技術就不會突破,但是人類現在還沒有發現有其他可以代替鋰元素的東西。

人類電池技術發現這麼多年了,為什麼沒有一些重大突破,會不會是傳統能源巨頭在打壓?

14樓:泥景

電子科技屬於前端科技,更新換代快,電池要革新的話需要基礎科學的革命,難!

電池技術為什麼沒有大的突破。。。。。。。。。。。

15樓:匿名使用者

話說膝上型電腦最近這七八年,只有電池容量的上升最緩慢

16樓:古城居

如果侷限於化學電池的思路,人類到滅亡那天也突破不了能量密度的極限。

為什麼!打個比喻,一間體積一定的屋子,只能一人拎一桶水(設一桶水不佔用空間)進屋,如何裝更多的水?答案,用小孩子拎水,因為小孩子個頭小,同等房間內,能裝更多個孩子,就能裝進更多個水桶。

為什麼用鋰做電池?大家背背元素週期表,化學電池,每千克(相當於房子)原子數最多的就是鋰,每個鋰原子(每個孩子)提供一個有用的電子,鋰電極電位又高,所以用鋰做電池。大家已經把這些基本理論玩透了,愛迪生當年發明鉛蓄電池時,想到了鋰,但受當時技術條件限制,鋰太活潑沒法穩定反應,鋰製備量也小,只好選用了鉛作為化學電池主料。

但化學電池必須還要有電解質這些,電解質雖然是輔助功能,但是屬於必備物質。金屬電極、電解質共同參與,才能完成電子轉移利用的過程。算上這些,化學電池的能量密度下降了很大塊。

理論上,能量密度最大是鋰空氣。因為它理論上和空氣中的氧氣反應,完成電子轉移利用的過程。它一點電解質不用嗎?

不可能。而且鋰和空氣中的二氧化碳、氮氣都發生反應,所以只能用氧氣瓶,算來算去,所謂的鋰空電池能量密度實驗室只能到1度電每公斤。對了,還有鋁空、鎂空,它們可都是市面上有商品**的,現有的鋁空電池能量密度1度電每公斤。

為什麼不用在汽車上,有人說鋁空是一次性電池,不能充電。那不簡單,每個市建一個電解鋁廠,就近不就好了嗎。關鍵問題沒人說,電池不像人想的那樣,想放多少電,瞬間就能放多少。

電池的另一個關鍵指標,功率密度,鋁空、鎂空都不高。如果要鋁空要釋放能夠驅動電動汽車的功率,要把4噸左右的鋁空電池裝在車上,這樣的汽車誰要啊!銀行裡有1千萬存款挺爽,銀行一天只允許你取10元,呵呵!

對了,一般原子孩子只能拎一桶水,鋁孩子能拎3桶,這也是鋁空理論能量密度僅次於鋰空的基本道理。

煤、石油、可燃冰再多又怎樣,太陽沒到熄滅那天,人類使用的化學燃料製造的溫室效先把自己弄死了。

17樓:匿名使用者

目前氫燃料電池最火,不過日本的幾大汽車公司擁有該技術的專利最多,其實主原理沒專利保護的,只要超大有學化學的大牛也可以搞他個燃料電池的專利來玩玩,好像華東有家企業已經突破膜的技術了。老外些只搞專利佈局,就是不用中國的膜,我們自己又沒相應的專利,如果生產的話歐美市場又要拿專利來打壓我們了。

18樓:匿名使用者

等材料先突破吧,現有材料到這已經很不錯了

19樓:匿名使用者

普通化學電池技術幾乎發展到極致,難有突破;鋰三電池太貴;核電池不靠譜,新燃料電池是突破點,小日本走在前列,啥時候可靠的商用俺也不知道

20樓:深圳深力

只能等待小日本出好訊息嗎?可惡。

21樓:老鴰帶著皮帽帽

因為電池技術事關全球能源問題的大事!現在太陽能和電動汽車等技術發展已經很成熟了,如果電池技術再有突破你想想!全人類都用免費能源,石油煤炭天然氣還有什麼用?

不是不發展,這等大事你想想……

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