首页 > 财经旅游 > 正文

电池会是我们的未来吗?科学告诉你锂离子最大的限制

2019-08-31 13:01:52   来源:东方头条   评论:0

近二十多年以来,大量更轻续航更强的电池问世,使得智能手机,运动相机,无人机,商业化电动车和无线耳机等等电子产品迅速崛起,所以我们的未来会由电池来主宰吗?针对此事我们有两个重点要说。一,我们制造的电池能够有多轻和有多大的电容量呢?二,我们能够实际做出这么多电池吗?

好的,事实上我们知道现在的电池技术越来越好了,相比90年代初的时候,现在每公斤电池的储能几乎高了两倍,意思就是说只要一半的重量就能储存一样的能量,这样无人机和手机才得以诞生和迅速崛起,那么这种成长趋势的极限是?电池在原理上其实是非常简单的,拿两种金属水溶液,一种金属想要籍由溶解至水中来获取更多电子,一种金属却想要变回原本的固体,但是需要电子的协助,如果你用电线或任何导电物将两者连接在一起,那么它们就会互相满足对方的需求,不管是溶解也好,析出也罢,都会利用电线来传导电子,没错,这样就产生了电流。当你强制将电子倒回去,它们会重置刚才的溶解和析出,这,就是我们所说的充电。看是不是很简单?

其实针对电池重量和容量的根本性限制,有两大变因,一就是你所用的物质,二就是每个电子能够提供多少能量,所以你需要一种物质,既轻又能在释放出电子时提供最大的能量。在元素周期表左边的物质,像是锂,钠,铍它们就非常想要失去电子,而右边的物质像是氟,氧,硫则非常想要电子,而上方的元素又比较轻,那我们就拿锂和氟来做电池,不就完美了吗?

不幸的是,我们并不能这么做,原因是锂和氟的反应太过强烈,我查了很多资料,唯一找到锂和氟的实际应用是——非常强大而又危险的火箭燃料。我们虽然知道电池的原理很简单,但事实上制造过程却是非常复杂的,要组合两种能反应的物质,又能够在常温常压下控制它们。举例来说吧,氧是一种气体,硫是一种糟糕的导电体,而钠易于溶解还容易爆炸。我们想要用这些东西来做电池(虽然很难,但不是不可能)。现在的轻量可充电式商业电池一则使用碳化锂,二就有很多种选择了,但通常都是锂钴氧化物。锂原子为了转移电子可以溶解或析出(沉积),这个就是我们所说的锂离子电池。其他的物质它们虽然也能够协助反应,但是却增加了电池的重量,所以电池能够多轻呢?

理论上的计算应该可以把锂离子电池的重量占到现在的一半,现在一个开发中较轻的后起之秀是锂硫电池,在同样的储能情况下要比锂离子电池轻的多。因为锂和硫的组合比锂和钴氧碳的组合还轻,所以在同样的电池容量下,重量只有锂离子电池的30%,当然还有一种更好,但是问世估计还要很久的科技,就是锂氧电池,这种电池的重量只有锂硫电池的四分之一,这已经是离物理限制的极限不远了,没有任何物质可以比『锂溶解和氟析出』提供更多的单位输出能量,而且因为礼服电池也过于危险几乎做不出来,就算做出来了也只会比锂氧轻10%,理论上的电池大约只有现在锂离子电池5%的重量。

?所以我们的结论是:电池也许不是最终的未来,还有很长的路要走,但每次成功都将使这个世界变得更加完美。

  责任编辑:

今日推荐

习近平在第五届中国国际进口博览会开幕式上发表致辞

11月4日晚,国家主席习近平以视频方式出席在上海举行的第五届中国国际进口博览会开幕式并发表题为《共创开放繁荣的美好未来》的致辞。新华社记者 李学仁 摄[详细]

中国共产党第二十次全国代表大会闭幕会在京举行

10月22日,中国共产党第二十次全国代表大会闭幕会在北京人民大会堂举行。新华社记者 陈建力 摄[详细]

天天学习|中南海月刊(2022.09)

天天学习金色九月,喜迎丰收。9月,一个个瞬间令人难忘:主持中央深改委会议决定健全关键核心技术攻关新型举国体制;出席中央军委晋升上将军衔仪式颁发命令状;新冠肺炎疫情发生以来首次出访...[详细]