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為什麽鋰電池技術都獲得諾貝爾獎了,還解決不了手機一天一充的現狀?

2019-10-09知識

從第一塊商業化的鋰電問世以來,已經經過了大約28年的時間。這段時間裏,其能量密度的年均增長率也就是4%左右,跑不贏莫耳定律,甚至跑不贏CPI 。顯然在手機效能不斷提升的今天,這難以真正改善手機的續航缺陷。

原因的一方面在於,正負極材料的容量提升潛力是受限的。比如鈷酸鋰中的鋰離子只能部份脫出,否則就會有層狀結構坍塌的問題。可以說,讓充電截止電壓提升0.05V,都不是件輕松的事。其它比如三元材料、NCA的結構與鈷酸鋰相似,容量也不可能有革命性的變化,最大的意義還是在於資源節約。負極現在主要使用石墨,新一代矽碳負極的開發得一步步來。矽的充放電體積變化振幅非常明顯,看某些新聞報道好像很容易解決,實際上需要做的還很多。而且除了容量以外,迴圈壽命(能用幾年)、倍率效能(快充)也要考慮——可這些效能指標卻往往與材料的容量存在沖突,必須綜合權衡。

另一方面,電池裏有些元件,比如外殼、集流體、隔膜、電解質等,本身不提供容量,需要透過合理的設計精簡其重量和體積,但那也不是無限的。這就進一步加大了總體能量密度提高的難度。

總之吧,諾獎是對拓荒者們的肯定,但鋰電池的發展還在漫漫長路上。任何一個先進工業產品的進步都需要艱苦奮鬥,這是亙古不變的道理。