在電子領(lǐng)域,筆記本電腦、手機(jī)、MP3/MP4、PDA的翻新和進(jìn)化速度是十分驚人的,增加功能、提升速度、更加輕薄、擴(kuò)展內(nèi)存不再以年或季度為單位,而視乎設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員的情緒與靈感。但是,有一樣?xùn)|西拖住了電子產(chǎn)品奔向未來(lái)的腿——那就是電池。
與電子產(chǎn)品日新月異的飛奔相比,電池的演化速度只能以蝸牛比喻。
1955年發(fā)明的普通堿性電池,也就是我們?nèi)粘J褂玫?號(hào)、7號(hào)電池,依然在鐘表、遙控器等小型電子產(chǎn)品中使用;上世紀(jì)70年代初,美國(guó)人斯坦福德研制出的鎳氫電池依然占據(jù)充電電池的主流;現(xiàn)在手機(jī)、筆記本電腦里使用的鋰電池是上世紀(jì)80年代初美國(guó)化學(xué)家約翰率領(lǐng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)在日本索尼公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的。
近幾年頻頻發(fā)生的筆記本電腦著火事故,使電池問(wèn)題引起了各方高度關(guān)注。當(dāng)近千萬(wàn)塊的電池被召回后,人們需要面對(duì)這個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)——電池的電能問(wèn)題還在牢牢地束縛著我們,數(shù)字化作業(yè)或游戲的能力因此也受到很大限制。更不幸的是,近十年來(lái)這種狀況沒(méi)有多大改觀。電池供電能力與用戶的需求相比還相距甚遠(yuǎn),并且缺乏重大突破。
電池的意義在于凝固能量,它是電子產(chǎn)品的“能量棒”,就像人餓的時(shí)候要吃巧克力,我們需要一邊走路一邊聽(tīng)音樂(lè),于是需要有電池為MP3提供能量。移動(dòng)設(shè)備電池是一個(gè)亟待突破的技術(shù)領(lǐng)域,一些專(zhuān)家認(rèn)為,消費(fèi)電子產(chǎn)品、筆記本電腦和通信行業(yè)等應(yīng)該從現(xiàn)有電池的概念框架跳出來(lái),用新型替代技術(shù)來(lái)給便攜式移動(dòng)設(shè)備供電。
他們的一些想法確實(shí)異想天開(kāi)。例如給手機(jī)裝塊氫燃料電池,再如給黑莓(BlackBerry)PDA上安裝一個(gè)小型燃?xì)鉁u輪引擎等。這些概念很超前,即使這些電池得以完善,它也得跨過(guò)阻擋在電池替代技術(shù)前面的市場(chǎng)、人文障礙。如果它的價(jià)格就像現(xiàn)在市面上的電池那樣便宜,那么它能夠達(dá)到每年數(shù)億塊電池的產(chǎn)量嗎?人們會(huì)愿意在口袋或錢(qián)包里頭揣個(gè)內(nèi)燃機(jī)嗎?
鋰離子電池自上世紀(jì)90年代起開(kāi)始替代鎳氫電池,90年代末逐步成為筆記本電腦和手持設(shè)備的主流配置。主要是因?yàn)樵谕瑯拥捏w積下,鋰離子能夠存儲(chǔ)更多的電能,也遠(yuǎn)比鎳氫材料來(lái)得輕便。
過(guò)去幾年來(lái),鋰離子技術(shù)在能量密度上又提高了20%~30%。根據(jù)便攜式可充電電池協(xié)會(huì)(Portable RechargeableBattery Association)的數(shù)據(jù),現(xiàn)在普通的筆記本電池一般都能達(dá)到供電4~5小時(shí),而在2004年的一般水平只能維持3小時(shí)。目前全世界每年生產(chǎn)的鋰離子電池大約有20億塊。
多數(shù)鋰離子電池都是以內(nèi)部的氧化鈷負(fù)極為基礎(chǔ)的。因?yàn)樗牟牧现邪?,因此極其不穩(wěn)定。如果鋰離子的生產(chǎn)稍有不慎,就可能產(chǎn)生短路或者過(guò)熱現(xiàn)象,在某些場(chǎng)合下,電池電解槽內(nèi)部的火花就可能著火。關(guān)于便攜式電池在使用中冒煙著火的報(bào)道不斷見(jiàn)諸報(bào)端,也讓這個(gè)鮮有人關(guān)注的產(chǎn)業(yè)成了媒體焦點(diǎn)。
早在2006年時(shí),鋰離子電池已經(jīng)接近其能量密度的理論極限,但由于沒(méi)有新技術(shù)來(lái)改變這場(chǎng)游戲,芯片生產(chǎn)商英特爾的工程師和研究人員不得不“一毫瓦一毫瓦”地在系統(tǒng)中尋找能夠減少電力需求的組件。他們從系統(tǒng)中節(jié)省下來(lái)的部分,最多使電池續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)了25~30分鐘。
替代鋰離子電池的另一個(gè)辦法就是降低其化學(xué)物的揮發(fā)性,但這樣做會(huì)造成電池使用時(shí)間的縮短。筆記本制造商早就深刻地認(rèn)識(shí)到,消費(fèi)者寧可選擇更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間,而并不是十分在意相對(duì)來(lái)說(shuō)鮮有發(fā)生的電池燃燒事故。
于是電池制造商開(kāi)始嘗試各種不同的化學(xué)配方,以期找到一種可以替代甚至超過(guò)鋰離子的技術(shù)。今年最具突破性的發(fā)明是鋅空氣電池(zinc Air),它通過(guò)使鋅與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生電能。當(dāng)消費(fèi)者準(zhǔn)備使用電池時(shí),取掉空氣導(dǎo)入孔上的擋片,空氣中的氧氣成分便作為能量來(lái)源產(chǎn)生電能。這種一次性使用的小型電池不比一??谙闾谴蠖嗌伲姵乩m(xù)航能力卻是一般堿性電池或鋰離子相同容量的三倍使用時(shí)間。專(zhuān)利擁有者勁量電池公司表示,因?yàn)橐?lián)合電池OEM生產(chǎn)商以及電子產(chǎn)品生產(chǎn)商,這款電池最快將于2010年夏季上市。
電池的應(yīng)用代表著人類(lèi)對(duì)便捷生活的操控能力,高效、低價(jià)、安全、環(huán)保是將來(lái)便攜式電池的發(fā)展方向。當(dāng)我們注視著古波斯人在公元前200年為神像電解鍍金而使用的簡(jiǎn)易酸堿電池時(shí),不僅看到過(guò)去的歷史、文化和藝術(shù),也能看到未來(lái)凝聚的力量。