解析雙離子電池：電池救星？

　　智能手機發(fā)展到今天，屏幕在升級，處理器在升級，攝像頭在升級，工藝在升級，而且這些升級相比十年前都堪稱(chēng)是革命性的，但手機上卻有一個(gè)非常重要的配件，它直接制約著(zhù)手機的續航，但經(jīng)過(guò)了這么多年，卻仍然沒(méi)有過(guò)一次革命性的升級發(fā)生在它身上，它，就是電池。

　　其實(shí)不止是手機，現在的相機、電動(dòng)汽車(chē)都是采用的鋰電池，鋰電池的特點(diǎn)是制造成本高、續航時(shí)間低，如今，這一現象有望得到徹底改變，因為世界首創(chuàng )的新型雙離子電池在深圳誕生了，那么，究竟什么是雙離子電池呢？

　　雙離子電池：手機一天一充的時(shí)代或將結束

　　所謂“雙離子電池”是把傳統鋰離子電池的正負極進(jìn)行了調整，用廉價(jià)且易得的石墨替代目前已批量應用于鋰離子電池的鈷酸鋰、錳酸鋰、三元或磷酸鐵鋰作為電池的正極材料；采用鋁箔同時(shí)作為電池負極材料和負極集流體；電解液由常規鋰鹽和碳酸酯類(lèi)有機溶劑組成。

　　雙離子電池的工作原理也有別于傳統鋰離子電池，充電過(guò)程中，正極石墨發(fā)生陰離子插層反應，而鋁負極發(fā)生鋁-鋰合金化反應，放電過(guò)程則相反。這種新型反應機理不僅顯著(zhù)提高了電池的工作電壓（3.8-4.6V），同時(shí)大幅降低電池的質(zhì)量、體積及制造成本，從而全面提升了電池的能量密度，從而提高電池的續航時(shí)間。

　　目前還有哪些新型電池技術(shù)

　　那么除了雙離子電池，市場(chǎng)上目前還有哪些關(guān)于新型電池的技術(shù)呢？為什么我們沒(méi)有在自己的手機、數碼相機上看到這些電池的身影呢？

　　量子電池

　　我們經(jīng)常在好萊塢科幻片聽(tīng)到“量子”這個(gè)詞，給人一種不明覺(jué)厲的感覺(jué)。而要了解量子電池，我們先從熟悉的地方說(shuō)起?，F階段，我們能見(jiàn)到的所有蓄電池技術(shù)，它們都是遵從經(jīng)典力學(xué)的（如牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律等）。這一標準在很長(cháng)一段時(shí)間內都是準確的，但是隨著(zhù)科學(xué)研究的深入，人們發(fā)現，對于一些微觀(guān)狀態(tài)的物體（原子和亞原子），經(jīng)典力學(xué)是不起作用的，這時(shí)我們就需要新的規則--量子力學(xué)了。

　　在量子信息中，一個(gè)量子比特可以用布洛赫球面來(lái)表示，科學(xué)家可以從中獲得量子電池的最大平均功率。當量子電池進(jìn)行充電時(shí)，其決定了充電時(shí)間的長(cháng)短，該原理也可以用于描述量子電池的工作原理。與傳統電池所不同的是，量子電池的充電速度由量子位決定，量子位越多，充電速度越快。從宏觀(guān)上看，一個(gè)量子位的充電時(shí)間為一個(gè)小時(shí)，那么六個(gè)聯(lián)合工作時(shí)就只要10分鐘，這一技術(shù)如果用于手機充電，可大大縮短充電時(shí)間。

　　然而，雖然鋰離子電池發(fā)展緩慢，能量密度增長(cháng)乏力，但至今也發(fā)展出了700Wh/L能量密度以上的鋰電，而目前的量子電池能量密度最高僅為500Wh/L，而且如果沒(méi)有技術(shù)性突破，能量密度很難大幅提高。

　　石墨烯電池

　　石墨烯電池是一種利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動(dòng)的特性，所開(kāi)發(fā)出的一種新能源電池。石墨烯是從石墨當中提煉出來(lái)的一種新型材質(zhì)，具備高導電性、高強度、超輕薄等特性。通過(guò)這種材質(zhì)，鋰離子可以在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動(dòng)，因此石墨烯電池能夠將幾個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間濃縮為幾分鐘。

　　不過(guò)如果只是加快手機的充電速度，那么石墨烯電池便與前文所提到的那款智能芯片沒(méi)有多大區別了。采用分孔石墨烯作為鋰電池電極的方式，不僅能夠濃縮充電時(shí)間，還能夠有效提升電池容量，這是鋰空氣電池內部構造的初步原理。華為創(chuàng )始人任正非此前曾多次公開(kāi)表示：這個(gè)時(shí)代將來(lái)最大的顛覆是石墨烯時(shí)代將顛覆硅時(shí)代，且未來(lái)10年至20年內將爆發(fā)一場(chǎng)技術(shù)革命。

　　然而，制備技術(shù)難題仍然是阻擋石墨烯電池走向市場(chǎng)的攔路虎，無(wú)法兼顧成本、質(zhì)量和產(chǎn)率，到現在，科學(xué)家們還在積極尋找適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的制備工藝。

　　氫燃料電池

　　氫燃料電池基本工作原理是將氫氣送到燃料電池的陽(yáng)極板（負極），經(jīng)過(guò)催化劑（鉑）的作用，氫原子中的一個(gè)電子被分離出來(lái)，失去電子的氫離子（質(zhì)子）穿過(guò)質(zhì)子交換膜，到達燃料電池陰極板（正極），與氧原子和氫離子重新結合為水。由于供應給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽(yáng)極板供應氫，給陰極板供應空氣，并及時(shí)把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲能，確切的講應該稱(chēng)為氫發(fā)電裝置。

　　其實(shí)氫燃料電池早已不是什么全新的技術(shù)，20世紀60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。

　　總結

　　雖然以上這些電池技術(shù)都還沒(méi)有應用于大眾市場(chǎng)，但小編相信，科技的發(fā)展會(huì )逐漸解決這些問(wèn)題，或許在不久的將來(lái)，我們就能看到各種“黑科技”的電池應用于智能手機和電動(dòng)汽車(chē)了，而在此之前，鋰電池仍然是我們最好的選擇。