当下电池的容量瓶颈主要是什么?电池研究的重大突破点可能来源哪方面的进展?


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主要是现有电池能量密度还是不够大。电池的容量和大小总是成正比,而便携设备的发展又要求体积要越来越小,设备的处理器们又要耗费更大的能量,反而对电池能量有很高的要求。

电池的结构本身比较简单,从电池诞生到现在,一直用的都是原电池的原理,对结构没有创新的地方,只能够研发新材料来改进电池容量和效率,研究新材料和研究新结构不是一个等级难度的。

另外从利益上来说,电池的研发不如其他硬件研发产生的效益明显,厂家往往愿意开发性能更好的CPU、屏幕、显卡等,而电池,一般来说只要能满足便携设备一天的正常使用就足够了,投入大于产出,所以电池的研发比较慢。

现有的几个发展和研究比较热门的:
1、燃料电池
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能,因此,它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化,可以避免中间的转换的损失,达到很高的发电效率。同时还有以下一些特点:
  不管是满负荷还是部分负荷均能保持高发电效率;
  不管装置规模大小均能保持高发电效率;
  具有很强的过负载能力;
  通过与燃料供给装置组合的可以适用的燃料广泛;
  发电出力由电池堆的出力和组数决定,机组的容量的自由度大;
  电池本体的负荷响应性好,用于电网调峰优于其他发电方式;
  用天然气和煤气等为燃料时,NOX及SOX等排出量少,环境相容性优。
燃料电池词条http://baike.baidu.com/view/1532.htm
2、锂空气电池
http://www.guokr.com/article/320197/

3、电容电池
这个和其他化学反应的电池不一样,本质上就是一个很大的电容。
有以下优点:
 (1)充电速度快,只要充电几十秒到几分钟就可达到其额定容量的95%以上;而现在使用面积最大的铅酸电池充电通常需要几个小时。
  (2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达50万次,如果对超级电容每天充放电20次,连续使用可达68年如果相应地和铅酸电池比较, 它的使用寿命可达68年, 且没有“记忆效应”。
  (3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;
  (4)功率密度高,可达300W/kg~5000W/kg,相当于普通电池的数十倍;比能量大大提高,铅酸电池一般只能达到0.02kWh/kg,而超级电容电池目前研发已可达10 kWh/kg,
  (5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;
  (6)充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护;
  (7)超低温特性好,使用环境温度范围宽达-40℃~+70℃;
  (8)检测方便,剩余电量可直接读出;
  (9)单体容量范围通常0.1F--1000F 。

缺点就是:和小型电容一样,电容电池容易掉电。所以不够持久,一次只能行驶3~8km,目前应用在一些公交车上。
http://baike.baidu.com/view/237165.htm

4、新型化学能源“高能氢燃料电池”

体积不到 3立方厘米的燃料电池可以产生5瓦时(1351mAh、3.7V)的电力。
http://www.cnbeta.com/articles/206689.htm
再转回开头说的,电池的创新能不能创新到电池结构上?新材料如何才能拥有远超历史的能量密度?很难。。

增加电池容量的难度比减少处理器的功耗要难多了,所以其实使用低功耗高性能处理器也很棒~
http://www.guokr.com/article/344282

最后,电池其实也是一个鸡肋,等到大规模无线输电(想象方案是太阳轨道的太阳能卫星直接向地面输电)实现,电池这个笨重、庞大的东西,就不需要了~~~

签名:猪头——帅气~~~
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支持者: 呆头鹅

说锂电池吧
电极,电解液,膈膜
两个电极的锂离子容量很大程度上决定了电池的能量容量。
膈膜影响自放电和输出功率(当然也影响容量)
还有电解液和电极的匹配很大程度上决定了电压,否则电极会被电解掉,日本的一个公司对电解液电极做了一些工作让锂电池能工作在5V左右,提高了很大的能量密度

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