人类的电池技术,为何多年来没有实质性的突破?

近几年来,随着人类科学技术的发展,我们身边的电子设备性能越来越强,而电池技术(或者说储能技术)已经到了瓶颈,甚至已经多年停滞不前,其中的原因是目前的电池技术难以有革命性的突破,而传统的化学电池性能已经接近理论极限。

在十年前,非智能手机还是主流,一块900mAh电量的可拆卸电池,可以给手机使用1~2天,而现在一块4000mAh电量的手机,对很多人来说使用一天都很吃力。

其实相对于十年前,人类的民用电池技术已经进步很大了,但是相对于电子产品本身的进步来说,电池技术远远落在后面;摩尔定律的指数增长也代表了电子技术的飞速发展,更大屏幕、更高的分辨率、更强的CPU、更多的黑科技加持,使得电子设备的电池不堪重负。

锂电池以高能量密度和低物理密度,成为电子设备中电池的首选,其实从本质上说,无论是锂电池、镍氢电池还是干电池都是利用化学反应,来实现电能和化学能之间的相互转化,在电池体积一定的情况下,化学反应发生的能量转化是存在极限的,而且人类的电池技术已经快接近电池的储能极限。

目前对电池技术的改进,也主要是在电极材料上做文章,比如厂商经常宣传的石墨烯锂电池等等,本质上还是锂电池,虽然能在充电速度、充放电效率上有所改进,但是对电池能量密度的提升微乎甚微,只要电池技术没在本质上进行改进,那么人类就无法跨过此次电池技术的瓶颈。

目前因为电池技术受到发展限制的,主要是移动电子设备,电动汽车等等,一旦电池技术得到突破,那么很多产品将迎来春天,人类的科技也将实现一次飞跃,甚至会改变世界格局,比如解决了电动车的电池技术,那么石油将逐渐成为历史,其影响力是不可估量的。

目前解决电量焦虑的办法,无非是提高充电效率,增加产品的整体重量等等,这也是无奈之举,随着5G技术的普及,今后电子设备对电量的需求会加剧。

如果电池技术一直得不到突破,那么我们也只能使用替代办法,比如无线充电的技术已经很成熟了,如果能把这项技术进行普及,或许也是一种解决电量焦虑的不错办法。另外除了化学电池外,理论上还有核电池,超级电容、燃料电池等等。

其中核电池要实现大功率放电的话体积难以缩小,而且核电池本身还带有核辐射,加上价格昂贵,所以很难在民用当中普及。

超级电容最大的优势,就是拥有极快的充电速度和长久的充放电次数,但是库仑力实在太强,哪怕我们使用强度最高的材料,也难以提升超级电容的储能密度。

燃料电池的储能密度虽然高,但很难实现小型化,尤其是难以应用在手持电子设备当中,不过可以应用在汽车当中。