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未来的超级电池 你更中意哪一款?

2017-02-09 00:18
Radow
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 生活中,我们常常被“电量不够用”困扰。手机早上出门充得满满的,半天不到电就没了,而且每次都在关键时刻没电,好像成心跟你作对似的。

  找地方充电?想要充满,那先等上两三个小时。带移动电源?包包里装着平板、笔记本,还嫌不够重?

  或许,超级电池能让你不在困惑!

  憧憬一下,超级电池的能量有多大?小编在这里与您分享几款未来的超级电池,比比哪款超级电池更有优势,猜猜哪款电池能够为你所用。

  特质一:体型不大性能强

  近期,英国布里斯托尔大学的科研团队制成一种特殊的人造钻石,将其放入辐射场中能够产生微弱的电流。大多数发电技术是利用能量让磁铁在线圈中间移动产生电流,人造钻石则只需将它放置在放射源附近,就能产生电荷。

  现阶段,这种人造钻石核电池采用的是镍-63作为主要发射源,接下来团队将探索使用碳-14来代替镍-63,提升钻石核电池的发电效率。如果使用碳-14,用上5730年电池发电量才会下降一半,从而彻底改变目前困扰各种电子设备的电池续航短板。

  其实,核电池早先多用于军事或航空航天技术,体积较大。在航天领域,把核电池安装在太阳能不够用的探测卫星上,或安装在发射到太阳系外的无人飞船上。



  不过如今它被运用到了手机电池研究上。美国科学家想出了为核电池“瘦身”的妙计,他们把核电池内易受损的固体半导体换成了不易受损的液体半导体,研发出的圆形核电池直径有1.95厘米,厚度1.55毫米,其电力却是普通化学电池的100万倍。 



此外,由美国密苏里大学计算机工程系研究组研发出了体积小但电力强的“核电池”。通过利用微型和纳米级系统开发出了超微型电源设备,这种设备通过放射性物质的衰变,释放出带电粒子,获得持续电流。

  此次微型核电池的成功研制,推动了核动力的普及,说不定将来会出现核动力笔记本、核动力台式机等。

  特质二:极速充电更安全

  英国ITRI有限公司去年发布了一款与斯坦福大学共同研发的可快充铝电池URABat,这是一种更安全和更高效的锂电池代替品。URABat电池完成一次充电仅用时1分钟,且充电循环次数可高达1万次。

  该电池使用过程中,充电效率将始终维持在98%以上。这意味着输入的电量将大部分都用于将活性物质转换为充电态,只有极少数被消耗掉。同时,该电池由石墨和铝材料制成,安全性超越现有的锂电池。

  另外,一个名为Shawn West的发明家,在Kickstarter众筹平台上发起了一项高速充电电池的集资活动,可以在26秒完成充电,未来也有可能应用在手机等领域。 



目前主流电动车慢充时间在5到10小时之间,快速充电能在1到2小时内充满,但长期使用会影响电池寿命。而世界上最快的特斯拉超级电站,仅需40分钟就能充电80%,但这和纳米锂电池一比就不算什么了。

  新加坡南洋理工大学发明了一种基于纳米管的新型电池,能在2分钟内充电70%,其使用寿命长达20年。传统的锂电池无法快速充电,主要出于石墨电极的安全考虑,在工作时电极表面会形成电解质膜,减慢锂离子的运输速度。但南洋理工大学采用二氧化钛纳米管凝胶来替代石墨,能让化学反应加速,进而缩短充电时间。但由于工艺复杂,成本较高,这项技术要普及恐怕还需要好几年。

  特质三:持久耐用寿命长

  氚电池最大的特点是超长寿命、超抗压抗震能力、超强抗低温高温能力。其寿命长达20年,承受的温度范围为零下50摄氏度至150摄氏度。世界首个氚电池NanoTritium由佛罗里达州City Labs实验室成功研发。

 


还有一种锂空气电池,最大优点是能量密度高,目前的锂离子电池能量密度只有200Wh/kg左右,而现有的锂空气电池已经达到500Wh/kg,理论上的极限是12kWh/kg,还有极大的提升空间。IBM公司很看好这项技术,发起了“电池500”的项目,将续航里程提升到800公里。 



锂空气电池的正极是多孔导电碳,负极为锂电池,为了让锂离子和空气充分接触,特意将电池内部结构设计得像人体肺部一样,来加大与空气的接触面积。这种电池的充/放电效率较低,而且稳定性也是一大难题,要看到它应用在电动车上,估计要等到2020年。

  超级(电容式)电池被称为微型石墨烯超级电容,其充电和放电速度比普通电池快1000倍,并能够存储更多的电能。超级电池采用单原子厚度的碳层构成,这项技术能够在最短时间内对手机和汽车快速充电,能够很容易制造并整合成为器件,未来有望制造更小的手机。

  飞轮电池则突破了化学电池的局限,用物理方法实现储能。飞轮旋转时具有一定动能,飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能,就很像标准电池。放电时,电机则以发电机状态运转,在飞轮带动下对外输出电能,完成机械能(动能)到电能转换。


 


飞轮电池比能量可达150Wh/kg,使用寿命长达25年,可供电动汽车行驶500万公里。美国飞轮系统公司已用最新研制的飞轮电池成功把一辆克莱斯勒LHS轿车改成电动轿车,一次充电可行驶600km。

  特质四:简单易得人性化

  日前,苹果公司公布一项新专利,未来iPhone或嵌入一块内含触摸感应器的太阳能面板。只要在有阳光的环境下,太阳能充电板就可以吸收太阳能并将转化的电能存储于电池中,为手机提供源源不断的电力,同时该块面板也完全适配于柔性屏幕板块。

  其原理是通过其他的方式将光线引导进入感光元件,并且可以在设备的内部使用光纤材料使光线的方向得到改变从而转化为电能。 



更新鲜的是“体温电池”。手机没电,身体取暖,通过仅有创可贴大小的贴片将人体热量转化为电能。

  这项听起来很新奇的充电方式,研发团队来自韩国科学技术院(KAIST),他们通过一个材质为玻璃纤维,仅创可贴大小的贴片,将人体的热量转化为电能的技术,供给设备充电。通过利用人体皮肤与外部环境的温差来转化电能。这项技术为可穿戴设备的长时间续航提供可能,减少智能设备对电池的依赖,让人体为设备供电。



无论日常携带、户外探险或灾情备用,手电筒都是必备物品。照明设备来说通常离不开电池,当你需要手电时,一打开发现没电了,失望的你是不是有过“要是能拥有一款永动手电就好了”的想法。Lumen手电筒就是一款体温发电的手电筒,不用电池就能正常使用。 



体温发电的手电筒能有多亮?当人体体温度为36.7摄氏度,室温为27.8摄氏度时,人体触摸Lumen手电筒可以产生15mA的电流,这点电量就足以点亮CREE5mm的超高亮LED,发光强度达到3000mCd。当两者温度差变大,产生的多余电量将储存在电容器当中。

  当然,超级电池的种类还有很多,各有优缺点。有的还处在设想阶段,有的已经步入研发阶段,但它们的出现都为电池发展提供了多一种可能性。

  那么,对于上述超级电池,你认为哪一款电池更靠谱?或许你有更好的电池设计创意,不妨与我们分享一下。


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