【導讀】人們不禁在想：當下的智能手機能完成叫車、上網(wǎng)買吃的、視頻電話以及計步等諸多功能，但為何解決不了電池續(xù)航時間較短的問題？我們在感概這些設(shè)備高度智能化之余，也為其續(xù)航能力深感苦惱。為何就沒有人研發(fā)出一款性能更好的手機電池？
美國勞倫斯伯克利國家實驗室能量存儲和分布式資源部門負責人溫卡特•斯里尼瓦桑（Venkat Srinivasan）表示：“要擁有續(xù)航能力達到一周或更長時間的電池，你就必須尋找能量密度更大的電池，這也是目前探索的關(guān)鍵所在。”能量密度指的就是存儲在一塊電池中的能量數(shù)量。為了使得智能手機和平板電腦中的電池續(xù)航能力提高到一周的水平，研究人員就必須在未來兩年中將能量密度提高一倍。
近來針對手機電池的研究使得能量密度能夠每年提高5%至6%，換算下來就是將這些電子設(shè)備的續(xù)航能力延長數(shù)小時。斯里尼瓦桑表示：“我并不認為有一種新技術(shù)明天就會出現(xiàn)，能將電池能量密度提高一倍。如果這項技術(shù)誕生的話，將把我們帶入一個全新的階段。”
電池領(lǐng)域的突破性發(fā)展相對而言較為少見，最近的一次出現(xiàn)在上世紀90年代，當時出現(xiàn)了可以多次充電的鋰電池產(chǎn)品。SLAC國家加速器實驗室（SLAC National Accelerator Laboratory）材料科學家邁克爾•托尼（Michael Toney）指出：“電池是非常復雜的研究對象，其復雜程度使得難以實現(xiàn)某種可持續(xù)的性能提升。”不過，托尼認為在未來五年時間里將iPhone續(xù)航時間延長一倍在理論上也并不是完全不可行的，但是要到達那個水平必須有一個飛躍式的發(fā)展。托尼目前參與了一個科研團隊的研究。該團隊通過對電池充電和放電進行觀察，以便更好地預測電池的續(xù)航時間，并進一步尋找可能提升電池性能的技術(shù)。
除了提升電池兩次充電間隔的時長外，電池的使用周期也是需要考慮的一個因素。一些電池在充電數(shù)百次后，其容量水平往往不及其原始水平。當一款電池充好電時其容量只有原始水平的80%時，我們就可以判斷這款電池的使用周期到頭了。
據(jù)蘋果公司稱，iPhone在充電500次后，其電池就只剩下80%的容量了， MacBook和iPad相對較強，可以反復充電1000次左右。針對未來電池的提升不僅要優(yōu)化電池內(nèi)的能量存儲，針對其便攜性、重量以及大小也有要求。為了找到一款更強悍、但體積又較小的電池，我們可以嘗試尋找一種可以容納更多離子的新物質(zhì)。
我們目前手機和筆記本電腦使用的大多是鋰離子電池，通常人們稱其為鋰電池，它主要依靠鋰離子在陽極和陰極之間移動來工作。此前有研究稱，可以用硅替代石墨作為可充電鋰離子電池內(nèi)的陽極，借此可研制出持續(xù)時間更長且性能更強的電池。斯里尼瓦桑表示：“我們不會一下子把硅大量放入電池中，并希望其有效果，這樣的方式行不通。于是，我們只能將硅一點點加入到現(xiàn)有的電池產(chǎn)品中。”這一方法背后的邏輯是，一點點使用硅提升電池的能量密度，直到硅較石墨達到了一個顯著相對多數(shù)的比例。
陰極方面，硫磺最有可能取代目前電池中所使用的金屬氧化物，例如氧化鈷。另據(jù)斯里尼瓦桑所言，另一個方面的改進則是使用鎂替代目前的鋰。根據(jù)最新的研究，鎂的充電速度是鋰的兩倍，其充電次數(shù)也是后者的兩倍。此外，另一種可能取代鋰的金屬是鋁，其充電次數(shù)是鋰電子的三倍。不過，這些材料目前仍處于實驗室的探索階段，在引入市場被廣泛使用之前還需要相當長的一段時間。
研究人員還在探索通過簡化不存儲能量的零配件以提升電池性能，通過減少零配件使得有用部門的部件做得更大，提升能量密度，但也使得消費者充一次電能使用得更久。很多國家級實驗室以及研究機構(gòu)在研究突破性電池技術(shù)方面得到了資金支持，但這些資金的大部分用于支持電動汽車的研究，而非移動設(shè)備。
不過，由于在研發(fā)電動汽車的過程中，電池的能量密度、使用周期以及安全性都是非常重要的部分，因此一些技術(shù)可能也被移植到移動設(shè)備上。不過在技術(shù)移植上還有一筆復雜的經(jīng)濟賬。對于移動設(shè)備，電池的成本通常較低，而對于一輛電動車而言，電池占據(jù)很大一部分成本。此外，廣泛用在手機電池中的氧化鈷要是用在汽車電池中，那成本就太高了。
再者，不含有任何液態(tài)零部件的固態(tài)電池以后可能是電動汽車的主力配置。不過，據(jù)加拿大滑鐵盧大學的化學家琳達•納扎爾（Linda Nazar）表示，這種技術(shù)對于移動設(shè)備而言目前還沒有步入研發(fā)階段，這其中有經(jīng)濟的問題，牽涉到研究經(jīng)費，但也有安全方面的考慮。
納扎爾說：“當你把這么多能量裝入一個小口袋中，安全問題就不得不考慮。” 納扎爾同時也指出，固態(tài)電池的最新研究成果尚無法應用到移動電池上。不過，近年來，移動設(shè)備電池的性能也有所提升，在筆記本電腦上配備高性能電池能使用戶有機會完成更多的工作。
事實上，研究人員確實在移動設(shè)備電池研發(fā)方面取得了進展，只是速度太慢，幾乎不被人察覺。納扎爾說：“與兩年前相比，現(xiàn)在大家關(guān)注的是更加快速的處理器以及更加明亮的顯示屏。對于移動設(shè)備而言，電池性能肯定有提升，可能只是人們沒有發(fā)覺罷了。”
