网易首页 > 新闻中心 > 探索新闻 > 正文

透过泡沫看本质:电池的未来在哪里

0
分享至
核心提示:锂-空气电池想要在成本和使用寿命上比肩传统的锂离子电池、达到“稳定生产期”,还有很长的路要走。

(原标题:透过泡沫看本质:电池的未来在哪里)

卡内基梅隆大学提出的“技术成长曲线”告诉我们,诸多新技术想要与锂离子电池竞争还有多远的路要走。 

每隔几周我们都能看到爆炸性新闻,声称发现了电池技术的“圣杯”,将来我们可以运用该技术在几分钟内给智能手机充满电、开电动车行驶数百英里、开发廉价可靠的可再生能源存储手段。

然而,这些“颠覆游戏规则”的电池似乎并没有在头条新闻之外的地方大显身手。这是怎么回事呢?

卡耐基梅隆大学机械工程学院的助理教授Venkat Viswanathan提出了同样的问题。在最近发表的论文中,他和他的同事提出了一个量化电池化学研究进展的“技术成长曲线(hype cycle)”。

这些研究人员统计新发表关于特定电池化学机制的技术论文,以确定该技术在“技术成长曲线”中的位置:从“创新出发点”、“期望膨胀顶峰”到最终的“稳定生产期”。最后这一阶段正是当前锂电池所处的位置。

这个图表展示了一些类型各异的电池技术。锰离子电池、钠离子电池、锂-硫电池的工作原理都与锂离子电池在某种程度上类似,但它们在能量密度(决定了电池有多小,或多轻)和成本上有击败锂离子电池的潜力。譬如,由于硫的价格低廉,相比于当今的锂离子电池,锂-硫电池有潜力大幅降低成本。然而目前的锂-硫电池并不稳定,易出现能效大幅下降和自放电。并且,当离子在电池中运动时,锂-硫电池的电极可能膨大80%,如此一来就很难找到维持电池形态的材料。不过锂-硫电池是最有前景的技术之一,其发展过程刚刚越过了Viswanathan及其学生所指出的“期望膨胀顶峰”。

锂-空气电池是除了锂离子电池外唯一越过“泡沫破裂低谷”并走向“启蒙上升期”的电池。锂-空气电池的储能技术完全不同,击败锂离子电池的潜力极大。这种电池的用金属锂做负极,在正极一端直接与空气中的氧气反应。由于反应物之一是空气,理论上讲,该电池储存同样能量所需材料仅为其他电池的一半,其重量也可减半。这一优点尤其为电动车行业所关注,因为小体积电池组对电动车十分有利。然而,锂-空气电池想要在成本和使用寿命上比肩传统的锂离子电池、达到“稳定生产期”,还有很长的路要走。

Viswanathan研究的价值在于帮助我们预测不同电池技术的发展阶段。虽然创新技术如雨后春笋,在便携式电子设备、电动车、电网设备等方面,锂离子电池仍然是赢家。也许在数年内,我们就能见证锂-空气电池超越锂离子电池,电动车相对于汽油、柴油车的竞争力大幅提升。但是锂-空气电池仍处在“启蒙上升期”,要达到锂离子电池的水平还有很长的路要走,更不用说与化石燃料竞争。

作者简介:Robert Fares 是美国得克萨斯大学奥斯汀分校的博士后,他的研究方向为新兴能源技术的经济和环境影响。(本文观点仅代表作者,不代表《科学美国人》。)

翻译:张帅琰

审校:杨玉洁

原文链接:http://blogs.scientificamerican.com/plugged-in/beyond-the-hype-what-s-the-future-of-batteries/

论文链接:http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1613/2/4/045002/meta

相关推荐
热点推荐
再见杜兆才,再见陈戌源,中国足协新掌门有变,59岁奥运功臣接班

再见杜兆才,再见陈戌源,中国足协新掌门有变,59岁奥运功臣接班

文史故事
2023-03-30 10:25:21
李连杰:我从不拿爷爷炒作,鲁豫:你爷爷是谁?李连杰:你没胆播!

李连杰:我从不拿爷爷炒作,鲁豫:你爷爷是谁?李连杰:你没胆播!

Lu路先森
2023-03-29 10:33:25
刚宣布裁员1万人,这一巨头又宣布:降薪!

刚宣布裁员1万人,这一巨头又宣布:降薪!

开屏新闻客户端
2023-03-30 07:52:28
韩国边检员拿着我的护照看了足足一分钟高声大叫: 中华人民共和国

韩国边检员拿着我的护照看了足足一分钟高声大叫: 中华人民共和国

黄小资讯
2023-03-29 19:01:47
深圳海关查获空车走私CPU入境案 案值50万 律师:进口CPU零关税

深圳海关查获空车走私CPU入境案 案值50万 律师:进口CPU零关税

吴国雄海关律师
2023-03-29 19:55:18
孔令辉入主日本乒坛,张本智和未来可期?

孔令辉入主日本乒坛,张本智和未来可期?

刺头体育
2023-03-29 23:51:18
普京要求卖粮换卢布后,两大西方粮商撤离俄罗斯

普京要求卖粮换卢布后,两大西方粮商撤离俄罗斯

开心的李先森
2023-03-30 10:58:31
网传美团一骑手因年龄太大,被系统通知以后将无法向他派送订单!

网传美团一骑手因年龄太大,被系统通知以后将无法向他派送订单!

映衬生活的身影
2023-03-28 18:18:50
毕福剑女儿:快奔三的年纪,穿长裙留长发,却遮不住她的男人味

毕福剑女儿:快奔三的年纪,穿长裙留长发,却遮不住她的男人味

花草阁
2023-03-27 15:50:43
揭秘地下男模:月入10W伺候富婆,不到三个月身体被掏空

揭秘地下男模:月入10W伺候富婆,不到三个月身体被掏空

夜色醉人故事集
2023-03-17 12:15:29
西方不放行,中国进口俄罗斯全境小麦,美国挑拨:大国要有大国样

西方不放行,中国进口俄罗斯全境小麦,美国挑拨:大国要有大国样

黄小资讯
2023-03-29 23:08:10
大学食堂情侣脱衣喂奶,不雅视频全网疯传:伤风败俗

大学食堂情侣脱衣喂奶,不雅视频全网疯传:伤风败俗

二代饭桶
2023-03-24 10:00:14
俄不愿退步,向世界宣布对中国“下手”,中国计划被迫中断

俄不愿退步,向世界宣布对中国“下手”,中国计划被迫中断

常高俊April
2023-03-29 09:15:02
专家回怼年轻人找工作不要只看钱,朱少平:工作连生存都保证不了,不看工资应该看什么?

专家回怼年轻人找工作不要只看钱,朱少平:工作连生存都保证不了,不看工资应该看什么?

纵相新闻
2023-03-29 18:01:36
究竟是什么样的狠人,竟然把女子的乳头和下体都剪掉!

究竟是什么样的狠人,竟然把女子的乳头和下体都剪掉!

小月茶会
2023-03-30 10:16:10
这瓶水让我见识了金钱至上的社会!

这瓶水让我见识了金钱至上的社会!

李哥爱体育
2023-03-30 10:45:52
乌克兰准备首先反攻克里米亚的消息大面积扩散,已造成恐慌……

乌克兰准备首先反攻克里米亚的消息大面积扩散,已造成恐慌……

看破天
2023-03-30 10:44:26
美国国家航空航天局局长尼尔森:中国在太空领域既不合作也不透明

美国国家航空航天局局长尼尔森:中国在太空领域既不合作也不透明

次元君情感
2023-03-30 06:37:04
缅北网红“海波”被打假,网友:一个开超市的装亨利集团二把手?

缅北网红“海波”被打假,网友:一个开超市的装亨利集团二把手?

别剧壹格
2023-03-29 22:40:47
财源滚滚而来,发挥最大潜能,运气挡不住,事业爱情双丰收

财源滚滚而来,发挥最大潜能,运气挡不住,事业爱情双丰收

幸运局丨第一星座
2023-03-30 15:26:00
2023-03-30 15:58:44

头条要闻

媒体:张兰正被CVC全球追债 曾自认有"九条命"

头条要闻

媒体:张兰正被CVC全球追债 曾自认有"九条命"

体育要闻

辣个男人复活!雄鹿胜率86% 即将3年2冠?

娱乐要闻

被骂“娇妻”的唐嫣,到底惹了谁?

财经要闻

科技要闻

尴尬了!法拉第未来发布会只展示了一个车身

汽车要闻

MG7上市售11.98万起 2.0T+9AT/零百加速6.5s

态度原创

健康
教育
旅游
数码
军事航空

喝水都胖?建议改掉三个坏习惯

教育要闻

当下最吃香的十大专业!

旅游要闻

距离太原市仅100公里 自然景观绝美

数码要闻

Intel官宣144核心全新至强!3、18A工艺呼啸而至

军事要闻

韩国KF-21战斗机空中投放导弹、机炮开火

无障碍浏览 进入关怀版
×