现在大多数智能手机用户都习惯每天晚上睡觉前给手机充电,否则第二天的使用肯定会受到影响。
由于锂离子电池无法跟上智能手机屏幕尺寸和性能的增长,因此很少有旗舰手机能够在频繁使用的情况下持续超过一天。
为何电池技术成为智能手机的短板?未来还能有多大的提升空间?在当前的智能手机可充电电池中,锂存在于电解质而不是阳极中,这限制了电池的能源效率和使用寿命。
如果能够开发出锂阳极,我们的电池就会变得更轻、更小、更耐用、充电速度更快。
目前锂离子电池的阳极是由石墨制成的,科学家认为这种材料的性能现在已经达到了极限。
硅和锂金属都是石墨的潜在替代品,一些研发小组正在研究使用硫作为阳极的可能性。
然而,负极材料的更换并不像看上去那么简单。
有些材料具有潜在危险,而另一些材料只能持续数百个充电周期。
事实是,我们今天使用的锂离子电池实际上是现代科学的最高水平。
除了手机之外,这个问题还阻碍了电动船舶、汽车和飞机的发展。
因为即使尺寸增大,锂离子电池的效率也不是很高。
至于电池技术下一步将如何发展,这个问题仍然很难回答。
尖端领域的科学家们通过实验来学习,这就是为什么每年都有如此多的超级电池技术来来去去。
总之,电池技术是一个非常复杂的学科,即使有世界上最聪明的头脑,它的发展仍然非常缓慢,我们不会看到突破性的电池项目凭空出现。
我们看到的许多有关电池技术突破的报告和文献都涉及某种化学调整,以便在较长时间内从同一电池中获得更多电量。
这样的小创新不会引起太多关注,但其重要性却远高于柔性手机或智能手表。
Amprius 是一家致力于解决这一问题的公司。
由于在阳极中添加了硅,他们开发的电池可以比现有电池多储存 50% 的能量。
与此同时,加州大学河滨分校 (UCR) 的研究人员正在使用创新的纳米级材料来延长电池寿命和尺寸并缩短充电时间。
UCR去年推出了一个非常有趣的项目:利用沙子将电池寿命延长2-3倍。
但这项技术仍处于早期阶段,还需要进行大量研究。
Sakti3也是电池研究领域的知名科技公司。
他们最近因获得詹姆斯·戴森的投资而名声大噪,但其技术的具体细节尚不为外界所知。
据悉,Sakti3的技术将用固体化学物质替代电池内部的某些液体化学物质,从而大大提高能源效率。
找到平衡即使科学家在电池设计的某个领域取得了进展,这也可能会受到该技术其他方面的限制或否定,这就是电池技术进步如此缓慢的原因。
在电池技术本身没有任何实质性进展之前,我们只能通过提高软件和硬件的能效来延长电池寿命。
但微软有另一个想法。
他们的研究团队将智能手机电池分成两部分,一部分负责功耗突然增加,另一部分负责正常使用。
根据早期测试,这种方法可以使电池寿命延长20-50%。
新加坡南洋理工学院的研究人员也没有闲着。
他们最新的电池使用二氧化钛凝胶作为阳极。
虽然这种材料的改变对于提高电池寿命并没有明显的效果,但它可以大大加快电池的充电速度,并增加它们能承受的充电循环次数。
至少在接下来的两年里,我们仍然需要每天晚上给手机充电,但世界各地的大量研究人员正在试图找出提高电池性能的方法,并且他们已经取得了进展。