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
陈平回国!做客张维为节目,大谈美国落后,手戴华为手表微笑示意

陈平回国!做客张维为节目,大谈美国落后,手戴华为手表微笑示意

你食不食油饼
2024-09-16 08:00:21
他突然辞职,还扔出“爆炸性指控”

他突然辞职,还扔出“爆炸性指控”

环球时报新闻
2024-09-17 20:43:54
⚡️7场5球!姆巴佩下半场闪电破门,攻入皇马生涯欧冠处子球

⚡️7场5球!姆巴佩下半场闪电破门,攻入皇马生涯欧冠处子球

直播吧
2024-09-18 04:09:32
上海台风现场:狗被吹上天,钱空中飞,铁皮高空狂舞,窗户被拔断

上海台风现场:狗被吹上天,钱空中飞,铁皮高空狂舞,窗户被拔断

影像温度
2024-09-17 10:43:33
北京某领导关于医疗的发言,现场鸦雀无声

北京某领导关于医疗的发言,现场鸦雀无声

诗词中国
2024-09-17 12:50:13
注意!央视曝光“夺命保鲜膜”,有害物致癌率很高,许多人还在用

注意!央视曝光“夺命保鲜膜”,有害物致癌率很高,许多人还在用

史无戏言
2024-09-16 19:05:03
扩军18万,从俄第五次征兵看俄军损失

扩军18万,从俄第五次征兵看俄军损失

葱哥说
2024-09-17 15:18:46
美国降息前夜,一场史诗级大崩盘正在酝酿,中美金融战进入白热化

美国降息前夜,一场史诗级大崩盘正在酝酿,中美金融战进入白热化

保德全
2024-09-17 20:00:02
深夜,中国资产爆发!

深夜,中国资产爆发!

证券时报
2024-09-17 22:56:26
中国,还有退路吗?

中国,还有退路吗?

星辰故事屋
2024-09-15 19:08:07
9月17日俄乌最新:螳螂捕蝉,黄雀在后

9月17日俄乌最新:螳螂捕蝉,黄雀在后

西楼饮月
2024-09-17 21:41:48
三只羊再曝大瓜:小杨哥品牌方美女当外围被探花拍了!

三只羊再曝大瓜:小杨哥品牌方美女当外围被探花拍了!

挪威森林
2024-09-18 00:59:43
福特CEO:来了中国 才知道美国落后了

福特CEO:来了中国 才知道美国落后了

极目新闻
2024-09-17 16:36:26
一天下降1公里!我国空间站高度因地磁暴急速下降,已低至374公里

一天下降1公里!我国空间站高度因地磁暴急速下降,已低至374公里

蜉蝣说
2024-09-17 21:36:54
0-3!巴萨爆冷输球,4主力伤退,欧冠小组赛欲雪耻,全力冲击双冠

0-3!巴萨爆冷输球,4主力伤退,欧冠小组赛欲雪耻,全力冲击双冠

体坛春秋
2024-09-17 21:07:42
突然卖不动了,大跌!曾经的“网红”跌落神坛

突然卖不动了,大跌!曾经的“网红”跌落神坛

21世纪经济报道
2024-09-17 09:06:52
欧冠残暴1幕:皇马80米闪电快攻!21秒创纪录,姆巴佩笑了

欧冠残暴1幕:皇马80米闪电快攻!21秒创纪录,姆巴佩笑了

叶青足球世界
2024-09-18 04:34:43
“上海有人员因台风被吹落高坠”?上海警方:8人编造传播谣言被依法查处

“上海有人员因台风被吹落高坠”?上海警方:8人编造传播谣言被依法查处

界面新闻
2024-09-17 21:43:56
吴京携《志愿军:存亡之战》高调回归,预测票房八亿有点保守了

吴京携《志愿军:存亡之战》高调回归,预测票房八亿有点保守了

低调看天下
2024-09-16 18:49:00
全境油库被摧毁,39轮轰炸,16960人丧生,全军伤亡激增

全境油库被摧毁,39轮轰炸,16960人丧生,全军伤亡激增

弋说情感
2024-09-16 09:25:02
2024-09-18 05:48:49

头条要闻

欧委会一委员突然辞职 扔出对冯德莱恩的"爆炸性指控"

头条要闻

欧委会一委员突然辞职 扔出对冯德莱恩的"爆炸性指控"

体育要闻

哈里-凯恩vs萨格勒布迪纳摩全场数据:4进球,1次关键传球

娱乐要闻

鹿晗为关晓彤发文庆生!相恋7年感情好

财经要闻

三只羊,被立案调查!

科技要闻

果链哀鸿遍野,iPhone 16需求让投资者忧心

汽车要闻

比亚迪海狮05 DM-i / 宋Pro DM-i下周上市

态度原创

家居
艺术
本地
房产
公开课

家居要闻

圆心生辉 共筑和谐美满之家

艺术要闻

故宫珍藏的墨迹《十七帖》,比拓本更精良,这才是地道的魏晋写法

本地新闻

官宣!亚洲顶级赛事定档成都!四川远达美乐代表出战!

房产要闻

最新!南沙全面放开限购,不限社保与套数!

公开课

改变人生的10件小事

无障碍浏览 进入关怀版
×