電池技術(shù)的未來：從超級(jí)電容到空中無線充電
電，無疑是人類最偉大的發(fā)現(xiàn)，如今人類社會(huì)已經(jīng)無法離開電能。而在消費(fèi)電子領(lǐng)域，任何數(shù)碼產(chǎn)品同樣依賴電池，同時(shí)人們也希望電池壽命能夠盡可能地長(zhǎng)，減少每天充電的次數(shù)。 從鎳氫電池到鋰電池、鋰聚合物電池，手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的電池壽命可能不盡如人意，但也需要換個(gè)角度去看，因?yàn)楝F(xiàn)在的手機(jī)已經(jīng)是多媒體互聯(lián)網(wǎng)終端、而不僅僅是一支電話。當(dāng)然，電池、充電技術(shù)迫切需要進(jìn)化，下面我們就來看看最有潛力的新型電池及充電技術(shù)吧。 超級(jí)電容 超級(jí)電容可能是最有望成為現(xiàn)實(shí)的下一代電池技術(shù)。首先，它能夠在電場(chǎng)中儲(chǔ)存能量，而不是在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)物中，這意味著它能夠承受更多的充電及放電周期。 現(xiàn)在，很多科技公司均在開發(fā)超級(jí)電容，比如Skeleton Technologies，其產(chǎn)品運(yùn)用了耦合技術(shù)混合超級(jí)電容，能夠使電池具有高能量密度、高功率及輸出等特點(diǎn)，在短短2-3秒便可充滿電，并提供約100萬(wàn)次的充放循環(huán)，電池容量也要比現(xiàn)在鋰電池高出50%。 固態(tài)電池 鋰離子電池雖然問世已久，但具有普及度高、低成本的特點(diǎn)，所以完全取代它還不太現(xiàn)實(shí)。不過，諸如豐田等廠商，開始研究固態(tài)鋰離子電池，相比液體鋰電池不附帶電粒子，更加安全且能夠快速充放。豐田開發(fā)的固態(tài)電池，可以在7分鐘內(nèi)完成充電，大容量也非常適合在電動(dòng)汽車上運(yùn)用，大幅縮短充電時(shí)間。 另外，固態(tài)電池未來的形態(tài)還包括鋁空氣電池、沙子電池等等，這些技術(shù)的重點(diǎn)均為環(huán)保、低成本且性能出眾，也許有一天會(huì)完全替代液態(tài)鋰電池。 不需要充電的手機(jī) 手機(jī)不需要充電，也是一個(gè)可行的方向。美國(guó)華盛頓大學(xué)的工程師規(guī)劃了一款手機(jī)，通過微型太陽(yáng)能電池板不斷吸收太陽(yáng)能，手機(jī)甚至完全不需要內(nèi)置鋰電池。當(dāng)然，現(xiàn)在的技術(shù)力只能為功能非常簡(jiǎn)單的手機(jī)提供電能，真正使用到智能手機(jī)上還需要時(shí)間。 環(huán)境的力量 獲得電能的方式多種多樣，甚至可以將周圍環(huán)境的元素轉(zhuǎn)化為能量。比如聲音，一種技術(shù)可以通過納米發(fā)電機(jī)將聲音轉(zhuǎn)化為電能，為手機(jī)提供源源不斷的電力；麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種從空氣中吸收露水、并轉(zhuǎn)化為電能。這個(gè)世界非常奇妙，而隨著科學(xué)家們的不斷深入，也許很多我們身邊不起眼的元素，都能夠提供能量。 空中無線充電 Qi等無線充電技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上減少了人們?yōu)樵O(shè)備充電的繁瑣操作，不需要再找數(shù)據(jù)線、連接，還是非常方便的。當(dāng)然，這種基于線圈的無線充電方式仍需要設(shè)備與充電底座接觸，并不算是真正的“無線”。而uBeam等空中無線充電技術(shù)的出現(xiàn)，可以通過微波傳輸能量，在一定距離下實(shí)現(xiàn)真正的空中無線充電體驗(yàn)，設(shè)備再也不需要接觸充電座，更加方便。 說得稍微科幻一些，未來也許我們可以像運(yùn)用無線WiFi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)那樣，在空氣中傳播電能信號(hào)，充電這件事就變得So Easy了。 生物發(fā)電 人類是一種生物，自身便能不斷產(chǎn)生能量，而這些能量其實(shí)也有可能轉(zhuǎn)化為電能。比爾?蓋茨基金會(huì)現(xiàn)在開發(fā)出一種技術(shù)，可以從人類尿液中提取電能，稱之為“微生物燃料電池”；還有通過集成納米薄膜的硅膠結(jié)構(gòu)，貼合在皮膚上產(chǎn)生摩擦生成電力，非常適合作為可穿戴設(shè)備的能量來源。
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Q:超級(jí)電容有哪些特點(diǎn)？
A:具有高功率密度、快速充放電、長(zhǎng)循環(huán)壽命等特點(diǎn)。相比傳統(tǒng)電池充電速度更快，循環(huán)壽命更長(zhǎng)，能夠承受更高的功率輸出。能夠在電場(chǎng)中儲(chǔ)存能量，承受更多充電及放電周期，具有高能量密度、高功率及輸出等特點(diǎn)，能在短短 2 - 3 秒充滿電，提供約 100 萬(wàn)次充放循環(huán)，電池容量比現(xiàn)在鋰電池高出 50%。
Q:固態(tài)電池有哪些優(yōu)勢(shì)？
A:具有更高的能量密度、更好的安全性和更長(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)勢(shì)。相比液體鋰電池不附帶電粒子，更加安全且能夠快速充放。如豐田開發(fā)的固態(tài)電池可在 7 分鐘內(nèi)完成充電，大容量適合在電動(dòng)汽車上運(yùn)用，大幅縮短充電時(shí)間。未來形態(tài)包括鋁空氣電池、沙子電池等，重點(diǎn)為環(huán)保、低成本且性能出眾。
Q:不需要充電的手機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)的？
A:可能通過利用環(huán)境中的各種能量來源，如太陽(yáng)能、熱能、機(jī)械能等實(shí)現(xiàn)不需要充電。美國(guó)華盛頓大學(xué)的工程師規(guī)劃的手機(jī)通過微型太陽(yáng)能電池板不斷吸收太陽(yáng)能，為功能非常簡(jiǎn)單的手機(jī)提供電能，目前應(yīng)用到智能手機(jī)上還需要時(shí)間。
Q:環(huán)境的力量可以通過哪些方式為手機(jī)提供電能？
A:環(huán)境的力量可以通過太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能、生物發(fā)電、空中無線充電等方式為手機(jī)提供電能。可以通過納米發(fā)電機(jī)將聲音轉(zhuǎn)化為電能，還可以從空氣中吸收露水并轉(zhuǎn)化為電能。
Q:空中無線充電有哪些技術(shù)？
A:目前可能的技術(shù)包括電磁感應(yīng)、磁共振等技術(shù)。Qi 等無線充電技術(shù)基于線圈，仍需設(shè)備與充電底座接觸；uBeam 等空中無線充電技術(shù)可通過微波傳輸能量，在一定距離下實(shí)現(xiàn)真正的空中無線充電體驗(yàn)。未來可能像運(yùn)用無線 WiFi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)那樣在空氣中傳播電能信號(hào)。
Q:生物發(fā)電有哪些方式？
A:生物發(fā)電可以通過微生物燃料電池、人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化等方式實(shí)現(xiàn)。比爾·蓋茨基金會(huì)開發(fā)出從人類尿液中提取電能的“微生物燃料電池”；還有通過集成納米薄膜的硅膠結(jié)構(gòu)，貼合在皮膚上產(chǎn)生摩擦生成電力，適合作為可穿戴設(shè)備的能量來源。
Q:超級(jí)電容相比傳統(tǒng)電池有什么優(yōu)勢(shì)？
A:超級(jí)電容相比傳統(tǒng)電池充電速度更快，循環(huán)壽命更長(zhǎng)，能夠承受更高的功率輸出。
Q:固態(tài)電池在安全性方面有哪些改進(jìn)？
A:固態(tài)電池由于使用固態(tài)電解質(zhì)，不易發(fā)生漏液、起火等安全問題。
Q:未來手機(jī)能源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是什么？
A:未來手機(jī)能源技術(shù)將朝著高效、環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展，如更多地利用環(huán)境能源。
Q:目前哪些公司在研發(fā)不需要充電的手機(jī)技術(shù)？
A:目前一些科技巨頭和創(chuàng)新型企業(yè)可能在研發(fā)不需要充電的手機(jī)技術(shù)，但具體公司暫不確定。
Q:超級(jí)電容目前有哪些科技公司在開發(fā)？
A:很多科技公司在開發(fā)超級(jí)電容，比如 Skeleton Technologies。
Q:固態(tài)電池未來的形態(tài)有哪些？
A:未來的形態(tài)還包括鋁空氣電池、沙子電池等。
Q:Qi 無線充電技術(shù)有什么不足？
A:這種基于線圈的無線充電方式仍需要設(shè)備與充電底座接觸，不算真正的“無線”。