廣大的智能手機(jī)用戶如今早已習(xí)慣了每晚睡前給手機(jī)充電，否則第二天的使用肯定會(huì)受到影響。由于鋰離子電池無(wú)法跟上智能手機(jī)在屏幕尺寸和性能上的上升，很少有旗艦手機(jī)能堅(jiān)持超過(guò)一天的頻繁使用。電池技術(shù)為何會(huì)成為智能手機(jī)的短板？它在未來(lái)又能有多大的進(jìn)步空間？

在目前智能手機(jī)的可充電電池當(dāng)中，鋰元素是存在于電解液而非陽(yáng)極當(dāng)中的，這也就限制了電池的能效和壽命。假如可以研發(fā)出鋰陽(yáng)極，那我們的電池就能變得更輕、更小、更耐久，充電速度也會(huì)更快。

鋰離子電池的陽(yáng)極目前都是由石墨制成的，科學(xué)家認(rèn)為，這種材質(zhì)的能力如今已經(jīng)抵達(dá)了極限。硅和鋰金屬都是石墨的潛在替代物，還有一些研發(fā)團(tuán)隊(duì)在觀察使用硫磺作為陽(yáng)極的可能性。

但是，陽(yáng)極材質(zhì)的更換并沒(méi)有看上去那么簡(jiǎn)單，有的材質(zhì)存在潛在的危險(xiǎn)性，另外一些則只能堅(jiān)持?jǐn)?shù)百個(gè)充電循環(huán)。事實(shí)是，我們今天所使用的鋰離子電池實(shí)際就是現(xiàn)代科學(xué)目前的最高水平。

除了手機(jī)之外，這個(gè)問(wèn)題同樣也在拖累電動(dòng)輪船、汽車和飛機(jī)的發(fā)展。因?yàn)榧幢泱w積增大，鋰離子電池也并不十分效率。

至于電池技術(shù)下一步要如何發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題目前還難以回答。頂端領(lǐng)域的科學(xué)家正在嘗試當(dāng)中不斷學(xué)習(xí)，這也就是為何每年都有許多超級(jí)電池技術(shù)的來(lái)了又去。

簡(jiǎn)而言之，電池技術(shù)是一門非常復(fù)雜的學(xué)科，即便匯集了世界上最聰明的頭腦，但它的發(fā)展依然非常緩慢，我們也不會(huì)看到憑空出現(xiàn)的開創(chuàng)性電池項(xiàng)目。

在我們看到的許多有關(guān)電池技術(shù)突破的報(bào)道和文獻(xiàn)當(dāng)中，都包含著某種化學(xué)調(diào)整，目的是在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)從相同的電池當(dāng)中獲取更多的電能。這類小幅度的創(chuàng)新并不會(huì)吸引到多么大的關(guān)注，但他們的重要性卻要比什么柔性手機(jī)或者智能手表高得多。

Amprius就是一家正在研究這一問(wèn)題的公司。由于在陽(yáng)極當(dāng)中加入了硅，他們所研發(fā)的電池可存儲(chǔ)的電能相比目前的電池提升了50%。

與此同時(shí)，加州大學(xué)河濱分校(UCR)的研究者正在使用納米級(jí)的創(chuàng)新材料來(lái)提升電池的壽命和體積，并縮短其充電時(shí)間。UCR在去年曾經(jīng)介紹過(guò)一個(gè)非常有趣的項(xiàng)目：使用沙子將電池續(xù)航延長(zhǎng)2-3倍。但這項(xiàng)技術(shù)目前仍處于初期階段，還有大量的研究要進(jìn)行。

Sakti3也是電池研究領(lǐng)域里的一家知名技術(shù)公司。他們?cè)谧罱颢@得了來(lái)自詹姆斯·戴森的投資而名聲大噪，但外界還并不清楚其技術(shù)的具體細(xì)節(jié)。有消息稱，Sakti3的技術(shù)會(huì)將電池內(nèi)部的某些液態(tài)化學(xué)物質(zhì)替換成固態(tài)的，從而達(dá)到能效的大大提升。

尋找平衡

即便科學(xué)家們?cè)陔姵卦O(shè)計(jì)的某個(gè)領(lǐng)域里取得了進(jìn)步，但這可能會(huì)被該技術(shù)的其他層面所限制或否定，這也就是為何電池技術(shù)的發(fā)展會(huì)如此緩慢。在電池技術(shù)本身獲得任何實(shí)質(zhì)性發(fā)展之前，我們只能通過(guò)提升軟件和硬件節(jié)能性的方式來(lái)延長(zhǎng)續(xù)航。

不過(guò)微軟[微博]有另外一種思路。他們的研究團(tuán)隊(duì)將智能手機(jī)電池一分為二，并讓其中一塊負(fù)責(zé)突增的電能消耗，另一塊負(fù)責(zé)平時(shí)的使用。根據(jù)早期測(cè)試，這種方式可將續(xù)航能力提升20-50%。

新加坡南陽(yáng)理工學(xué)院的研究者們也沒(méi)有閑著。他們最新研發(fā)的電池使用了二氧化鈦凝膠作為陽(yáng)極，這種材質(zhì)的變化雖然在提升續(xù)航方面的效果并不明顯，但卻可以大幅加快電池的充電速度，并新增它們可以承受的充電循環(huán)次數(shù)。

在未來(lái)至少2年的時(shí)間里，我們依然要每晚對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電，但世界上有大批的研究者都在想辦法提升電池的性能，并且他們已經(jīng)取得了進(jìn)步。

(techradar)