從口袋中的手機(jī)到公路上的汽車,幾乎所有的東西只要帶有電路都需要電池。在過去的幾十年里,盡管科技產(chǎn)業(yè)的其它板塊飛速發(fā)展,電池卻進(jìn)步緩慢。
在如今的交通、能源、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域,電池不足已經(jīng)成為最大的瓶頸。我們的能源需求還在不斷增長,但我們可以攜帶、存儲的能源卻是有限的。智能手機(jī)很難續(xù)航一天,電動汽車充電一次的行駛里程比汽車和柴油汽車更短,從源頭(比如太陽能面板)存儲能源是一件相當(dāng)困難的事。
我們非常需要在能源存儲上取得突破,許多企業(yè)都在研發(fā)新技術(shù),包括石油巨頭。一旦成功,可能會就形成一個(gè)利潤龐大的市場,可惜的是電池的化學(xué)特性存在限制,我們很難克服。
最大的問題在于能量密度:在特定體積和重量的存儲單元內(nèi)可以存儲多少能源。1991年鋰電池首次推出,它已經(jīng)用在手機(jī)、汽車、其它可充電設(shè)備上,每千克大約可以存儲電能150和250瓦時(shí)(Wh/kg)。為了更好地理解,我們可以類比一下,一臺冰箱每天消耗1600瓦時(shí)電能,汽油存儲的能量大約為每千克13000瓦時(shí)——比最好的鋰電池多了50倍。
還有一些電池用其它金屬或者元素來形成化學(xué)反應(yīng),比如硫磺或者硅,但是研究者很難提高能量密度,很難達(dá)到安全要求。
倫敦帝國學(xué)院戴森工程設(shè)計(jì)學(xué)院比利·吳(Billy Wu)認(rèn)為:“你在盒子中裝入的能源越多,它的危險(xiǎn)系數(shù)就越高。安全是關(guān)鍵,熱管理相當(dāng)重要。如果電池的溫度超過80攝氏度,組件就會開始分解,可能還會爆炸?!?/p>