資訊世界

打造超級電池

幾十年來電池不斷改良,但我們的要求也日益擴大。

撰文/波哥(David Pogue)
翻譯/鍾樹人

資訊世界

打造超級電池

幾十年來電池不斷改良,但我們的要求也日益擴大。

撰文/波哥(David Pogue)
翻譯/鍾樹人


「多年來,每種科技產品都改良了,只有電池例外!為什麼沒有人發明更好的電池?」老天,如果每次聽到有人這樣說,就能得到5元,現在我的口袋裡應該有1750元。


事實上,一般科技迷忽略了三項關於電池的重點。


第一項重點:你最常想到的電池可能是裝置在手機或筆記型電腦裡。但你可能會(很多科學家也會)指出:電池是處理諸多更大問題的關鍵,例如能源、交通和氣候變遷。


舉例來說,今日電動車只佔全美新車銷售的1%。原因之一,電動車的成本比汽油車更高;另一個原因是里程焦慮(range anxiety):消費者擔心離家太遠會耗盡電力。目前各方正在研發價格更低、容量更高的電池,目標就是要解決這兩個問題。


另外還有電力網的問題。電不像水──水一直都在管線裡,待你打開水龍頭才流出。當你開燈,電力必須在當下即時產生,因此電力公司每天都在應付這樣的大幅波動。夜晚眾人入睡時幾乎沒有電力需求,下班回家時卻是用電尖峰。事實上,電力公司保有昂貴、效率低、偶爾才用到的備用電廠(尖峰負載電廠),就是為了處理瞬間飆高的電力需求,例如熱浪來襲。


連結到電力網的電池能夠平衡這些劇烈的用電波動。或許更重要的是,電力網電池能在太陽閃耀時捕捉太陽能、風吹時留下風能,然後在我們需要時才供電。直到目前為止,我們還沒辦法讓太陽和風配合我們的生活作息。


第二項重點:我們的抱怨多半跟電池容量有關,電子產品在充電之後能用多久。但事實上,容量(能量密度)只是產業界想處理的眾多事項之一。我們也想讓電池變得便宜、用完後不會污染環境、壽命長(換句話說,能充電好幾千次)、小型化、輕量化(尤其對電動車而言),以及安全。一支爆炸的手機會讓你前功盡棄,這點三星公司可以作證。


通常,一顆電池不會具備所有優點。不過,你也不會一直需要所有優點,例如電力網電池就不需要輕量化或小型化。如此一來,曙光乍現,以液流電池為例,化學物質儲存在不同的巨大容器,然後流進反應室裡進行交換。又例如飛輪電池,由鋼這類材質製成的幾千公斤重圓盤,在真空室裡以磁懸浮方式達到無摩擦力狀態,在晚上以每分鐘幾千次的速率旋轉,因為這時讓它們保持旋轉的能源比較便宜,到了白天,工程師就能回收動能做為電力。


第三項重點:電池經過這幾十年已經大有進展。我們沒有察覺是因為電子產品也變得更快、更強,同時也更耗電。如果你把現在的iPhone電池放進1995年的手機裡,搞不好充一次電就能用一年。


其他產品也在改良中。材料科學家齊默曼(Mike Zimmerman)就成功以一片特製塑膠膜取代高度易燃的液態電解質(電池充電或放電時,離子會流經電解質),因此很快就會出現不會起火或爆炸的電池。因為這樣的電池不會爆炸,齊默曼可以用鋰金屬取代鋰離子的化學作用。鋰離子雖然有較高的能量密度,但一般認為用在今日的液態電解質電池太過危險。而上述的研發結果,就是電池會有更長的壽命。


所以,如果你想抱怨電池,就趁現在。沒多久,電池的名聲會直上青雲。


更多相關文章

2018年11月201期我們在看假新聞? 雜誌訂閱

本期最新文章