从自动驾驶汽车和电动平衡车到笔记本和智能手机，电池在各种智能设备中无处不在，它们已经成为现代世界不可或缺的一部分。所以，对于这个电池市场，自然少不了开发者，他们总是在幻想着如何制造出更安全、持久、节能、快充的电池。2017年世界上会出现哪些突破性的电池技术？我们在今年年底前为你做了一个总结。
毕竟安全第一。先说安全因素。最近因为三星Galaxy Note7爆炸的消息，锂电池的安全性受到了用户的广泛关注。但相比其他，全世界广泛使用的锂电池安全事故率普遍较低，但总会出现各种事故，这也证明了它们并不能带来100%的绝对安全保障。随着这些事故的发生，现代电池已经开始在芯片上安装电压跟踪、温度跟踪等功能，这意味着如果你在用iPhone充电时温度过高，手机上的警告系统会自动启动，防止进一步的隐患。然而，研究人员仍在寻找一种让电池永远保持冷却的方法。要达到这个目的，其中一个方法就是停止使用目前的可燃电解液，也就是电池中携带电离子的液体，取而代之的是不那么易燃的东西。早在2015年，来自马里兰大学和美国陆军研究实验室的科学家提出了一种盐水电解质配方，从心脏起搏器到大规模电网，都可以为电池的安全性提供很好的保障。不过，这种技术的设计虽然可以在一定程度上降低电池的潜在火灾隐患，但目前只能应用于最高3伏的电压，因此无法大规模应用。这项技术的研发也一直进展缓慢。后来，研究人员开发了一种新的凝胶聚合物涂层来实现这一目标。该涂层可应用于电池的阳极，以更好地防止水从表面产生。现在，研发团队还专注于增加电池的完整性能周期，从100到500或更多的服务周期，以使其具有竞争力。直到今年秋天，研究人员终于将最高电压提高到4伏，因此它可以用于笔记本电脑等。
另一种避免火灾危险的方法是将阻燃剂集成到电池中。当电池发热时，阻燃剂会自动释放，就像内置灭火器一样。这个方法是很多R&D人员一直在考虑的问题。他们希望使用某种阻燃材料来制作隔膜分离器。但这种方法在实验中往往会破坏电池的完整性能，所以目前并不可靠。今年1月，斯坦福大学的科学家将电池技术推向了一个新的台阶。他们的设计包采用磷酸三苯酯TPP作为阻燃剂的原料，置于超细纤维外壳的聚合物中。当电池中的水银遇到160摄氏度的高温时，会开始融化，在温度上升的前期释放出电解液，从而降低电池燃烧的可能性。R&D的人员也用硬币电池测试了这种设计方法。他们发现，当燃烧发生时，TPP可以有效地快速熄灭火焰。现在，R&D的工作人员已经开始将测试转向更大的机械压力，以测试其抗压能力。
除了安全，2017年还诞生了很多关于提供电池充电速度的新技术。如果你的车充电6分钟能续航320公里，你会更愿意买电动车吗？相信很多人会因此而改变想法。然而，充电速度的提升带来的改变远不仅仅是在电动汽车领域，还包括各类智能设备。今年10月，日本东芝公司宣布将推出其下一代超快充锂电池SCiB0。这种新的阳极材料被称为钛铌氧化物，可以更有效地储存锂离子，因此能量密度增加了一倍。东芝计划在2022年将这种电池投入实际使用，并表示如果将其投入电动汽车，在6分钟的充电时间内，将能够提供约3倍于当前电池的电流。然而，东芝并不是第一个在快充技术领域兴风作浪的电子巨头。今年11月，来自三星三星先进技术研究所的研究人员报告了他们所谓的石墨球技术的引入。一种类似爆米花的神奇材料被用作阳极，为锂离子电池中的阴极提供保护层。通过这项技术，R&D团队表示，它已经能够控制电池中的有害副反应，并创建更多的电流传输通道。研究人员还表示，如果将这些石墨球加工成全尺寸锂电池，可以将智能手机的充电时间从1小时减少到12分钟。更重要的是，它们还可以增加45%的电池容量，并保持稳定的工作温度，这在电动车领域无疑是一个非常实用的属性。
目前，智能手机已经成为现代社会的必备设备，但电池容量往往差强人意。很多用户几乎一天充一次电，有的甚至一天充两次电。如果能大幅增加电池容量，相信很多手机用户都会兴奋不已，也正是如此。如何最大化电池容量也是很多科学家研发的重点。因此，莱斯大学的研究人员更加关注充电过程中的一种叫做树突的副产品。这些微小的锂纤维在电池的正极形成，并像皮疹一样扩散，很可能阻碍电池的性能，甚至最终导致短路。因此，研究小组建造了一个原型电池，它使用石墨片在金属和碳纳米管结合的阳极上生长。这种三维碳纳米管由于密度低，表面积大，在充放电循环过程中会产生大量的空空间，使颗粒滑进滑出，完全阻止了枝晶的生长，从而大大提高了电池的容量。
除此之外，石墨烯技术也是2017年以来最有前景的能源技术之一。其优异的导电性引发了许多科学家的研究热潮，而其中一些研究人员提出了一种方法，就像石墨片上的碳原子随着海洋中环境温度的变化而波动一样。他们利用所谓的石墨烯波纹来产生微小的能量。通过将石墨烯片悬浮在两个堆叠的电极之间，当原子团上升并接触上电极时，该原子团可以产生正电荷，然后当它们下降并接触下电极时，可以产生交流电。然后，使用一种叫做振动能量采集器的装置。R&D团队也可以使用足够强的交流电来给手表供电。理论上，这种技术永远不需要充电或损耗，因此也大大提高了石墨烯作为无限能量解决方案的前景。然而，将其植入手表和其他小型电子设备，如起搏器和助听器，目前仍是一个挑战，但研究人员正在继续他们的实验，试图尽快进入实际应用阶段。但在大容量电池的实际应用中，南澳推出了世界上最大的锂离子电池，由特斯拉公司用100天安装完成。它旨在解决一些国家最近的能源危机，可以为3000多个家庭提供电力。
最后，在环保方面，电池行业也取得了突出的进步。日本东北大学和大阪大学的研究人员利用了电子制造的副产品& mdash& mdash研究小组发现了一种新型电池阳极，方法是将从大型硅片上切割下来的硅锯屑粉碎成多孔纳米片，然后用碳覆盖。得到的锂离子电池不仅可以作为可再生材料，而且可以达到恒定的电池容量，约为1200 mAh/g (mAh/g ),超过800次使用循环。R&D团队还声称，与传统的石墨阳极相比，这几乎是它们的3.3倍。另一方面，作为电池负极的硅的潜在储存能力比典型的石墨阳极高10倍。通过这种方式，一些R&D团队可以生产出一个显示容量约为1420 mAh/g(mAh/g)的纽扣电池，与典型的350 mAh/g容量的石墨阳极电池相比有明显的提高，因此，R&D团队申请了环保和低成本技术的专利，除了石墨烯和硅。悉尼大学的科学家还发现了一种锌空气体电池，它可以利用电池周围的空气体来驱动化学反应，还可以在锌中加入更多的锌来增加其能量密度。但是这种锌电池也有一定的弊端，因为需要昂贵的贵金属作为催化剂，为了节约成本不现实。因此，悉尼大学的研究小组想到了使用常见元素，如铁、钴和镍。但实验证明，锌空气体电池更容易充电，经过60多次充放电测试和120次充电循环后，其效率损失不到10%。
最终，更好的电池性能会让智能手机更耐用，电动汽车更耐用，相机拍摄更多照片和视频，无线耳机可以更长时间地释放音乐，电动自行车可以带你去更远的地方，所以它未来的发展前景非常巨大。
2017年是电池发展史上至关重要的一年。随着各种新能源和新材料的出现，我们找到了更多提高电池性能的可能性，但我们相信事情不会因此而懈怠。相反，也许2022年电池领域会有更大的技术突破。也许三星手机会首次配备石墨球电池。也许以后你骑的电动车就不再需要插管了。简而言之，一切皆有可能。
