一直在改进却始终是瓶颈 - 电池革命

一直想来整理一下现在储能相关的技术到底如何了。

从人来诞生开始就一直在尝试着更有效的利用能源。比如它们

但是我们怎么才能把这些能量带到别的地方去呢?这还是电力革命之后的事情了。于是我们有了它们

为了在家能够使用能源,我们又发明了插座。当然,最早的时候刚开始的时候它不仅给灯用,也给洗衣机用。

可是人总是不会满足啊。

不在家的时候怎么办?于是我们就发明了电池

但是当时还有一个伟大的科学家一直在畅想着无线传输技术,他就是Tesla,特斯拉

很不幸这个交流电的发明者不仅被爱迪生打压,而且技术太过超前,始终离成为现实还有太多的距离。不过,话说回来,想要无时无刻的使用能源,无外乎两种方法:能源携带和无线供电

无线供电

据说,特斯拉同学提出的设想是:

把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他的放大发射机,使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振,利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。

不用管这是什么意思,但是想想,如果变成现实的话,每个人随时可以横插一脚进来“偷电”,更何况这个实验也并不成功。于是,现在的无线供电技术都仅仅实现了短距离的供电,比如曾经在诺基亚上面使用的Qi无线充电技术。所以so far无线供电仅仅是鸡肋。

锂类电池

于是人类在另一条不归路上踉踉跄跄走了几十年,现在依旧没有把这个问题解决好。今天绝对是锂类电池独大。即便化学学的不好,你也应该能想到它是最适合电池的材料,毕竟只有3个电子。我们现在的手机用的都是锂离子电池技术。虽然锂离子电池技术并没有停滞不前,基本上每年都能提高5%的能量密度,并且每年都能降低8%的成本,但是当看着只能飞25分钟的大疆,去山区就无法持续使用的智能手机,心里还是一万只奔腾而过的草泥马。

后来延伸出来的有苹果也在布局的固态锂电池技术;依旧在科研阶段的锂空气电池(有潜力达到目前的锂离子电池的比能的5-15倍);硫锂电池;MIT背景出来的创业团队SolidEnergy锂金属电池等等。

可是锂不便宜呀!钠、铝、镁都比锂便宜!

铝类电池

Alcoa(镁铝公司)在位于蒙特利尔的维伦纽夫赛车场对一台电动车进行了测试。本来是很稀松平常的一件事,但后面的结果让人惊掉了下巴。这辆测试车在搭载了Alcoa和以色列Phinergy两家公司联合开发的铝-空气电池后,续航里程增加到994英里(约合1600公里)!此外,铝离子电池也在学术界的研究中。

镁类电池

Elon Musk曾经表态要发展镁电池,丰田也在投资发展。的确,镁便宜、无毒而且储能也不错。不仅仅是特斯拉,同样来自于MIT的公司Pelliontech在镁电池上也有不少突破。看来镁类的电池走在了商业化的前面。

钠类电池

为什么大家要研究钠电池?很重要的原因还是因为钠便宜!所以虽然它原子很大,很多科学家们还在前仆后继的研究钠电池,几十年过去了虽然钠被锂抢尽风投,最近似乎也有一些进展,然而依旧仅仅存在于学术界,没有找到关于企业界的相关资料。

燃料电池

其实燃料电池并不是烧燃料的电池,相反它不烧燃料而且只烧氢和氧,并且只产生水。同时能量释放巨大,想想也是完美。但是氢、氧的储存、提取、运输统统是问题;整合困难,体积也比较大;所以现在燃料电池还是主要被用在汽车上,未来很长一段时间也是如此,暂时不用指望它近期会登陆手机了。而且它贵啊!

不过即便如此,还是有一大堆汽车厂商都在尝试将它商业化的。资料一大堆我就不去列举了。

核电池

虽然它肯定不会核爆,但是你敢用么?天天口袋里装着个放射源?
衰变放出巨大的能量使钚238加热至烧红的程度

当然还有价格因素,所以核电池目前还是只有军工、航天之类的在用,离民用还有十万八千里。另外,大家每2年换一次手机,你确定要配置一个可以使用20年的电池?


转一圈下来,目前的在短期内还是能看到iPhone的续航提升1、2倍的,但是想无时无刻的不间断供电和使用电能,我想这个可能比去火星还难;

毕竟Elon Musk这些科技大佬和资本都至少聚焦一部分精力在载人航天上,但是电能?似乎除了这篇文章提到的核聚变,依旧很少看到有资本和聪明的人的投入。

天才往往同时在一个领域中涌现,比如20世纪初的物理学大师,20世纪80年代的电脑革命。那是因为聪明人和资本在某个时期往往会聚集在一个特定的领域,正如这个时代大家都聚集在互联网一样。缺乏足够多聪明人的研究和资本的投入,电池的革命还有待时日。