在电子领域,笔记本电脑、手机、MP3/MP4、PDA的翻新和进化速度是十分惊人的,增加功能、提升速度、更加轻薄、扩展内存不再以年或季度为单位,而视乎设计开发人员的情绪与灵感。但是,有一样东西拖住了电子产品奔向未来的腿—那就是电池。
与电子产品日新月异的飞奔相比,电池的演化速度只能以蜗牛比喻。 1955年发明的普通碱性电池,也就是我们日常使用的5号、7号电池,依然在钟表、遥控器等小型电子产品中使用;上世纪70年代初,美国人斯坦福德研制出的镍氢电池依然占据充电电池的主流;现在手机、笔记本电脑里使用的锂电池是上世纪80年代初美国化学家约翰率领一个团队在日本索尼公司开发出来的。 近几年频频发生的笔记本电脑着火事故,使电池问题引起了各方高度关注。当近千万块的电池被召回后,人们需要面对这个不争的事实—电池的电能问题还在牢牢地束缚着我们,数字化作业或游戏的能力因此也受到很大限制。更不幸的是,近十年来这种状况没有多大改观。电池供电能力与用户的需求相比还相距甚远,并且缺乏重大突破。 电池的意义在于凝固能量,它是电子产品的“能量棒”,就像人饿的时候要吃巧克力,我们需要一边走路一边听音乐,于是需要有电池为MP3提供能量。移动设备电池是一个亟待突破的技术领域,一些专家认为,消费电子产品、笔记本电脑和通信行业等应该从现有电池的概念框架跳出来,用新型替代技术来给便携式移动设备供电。 他们的一些想法确实异想天开。例如给手机装块氢燃料电池,再如给黑莓(BlackBerry)PDA上安装一个小型燃气涡轮引擎等。这些概念很超前,即使这些电池得以完善,它也得跨过阻挡在电池替代技术前面的市场、人文障碍。如果它的价格就像现在市面上的电池那样便宜,那么它能够达到每年数亿块电池的产量吗?人们会愿意在口袋或钱包里头揣个内燃机吗? 锂离子电池自上世纪90年代起开始替代镍氢电池,90年代末逐步成为笔记本电脑和手持设备的主流配置。主要是因为在同样的体积下,锂离子能够存储更多的电能,也远比镍氢材料来得轻便。 过去几年来,锂离子技术在能量密度上又提高了20%~30%。根据便携式可充电电池协会(Portable Rechargeable Battery Association)的数据,现在普通的笔记本电池一般都能达到供电4~5小时,而在2004年的一般水平只能维持3小时。目前全世界每年生产的锂离子电池大约有20亿块。多数锂离子电池都是以内部的氧化钴负极为基础的。因为它的材料中包含氧,因此极其不稳定。如果锂离子的生产稍有不慎,就可能产生短路或者过热现象,在某些场合下,电池电解槽内部的火花就可能着火。关于便携式电池在使用中冒烟着火的报道不断见诸报端,也让这个鲜有人关注的产业成了媒体焦点。 早在2006年时,锂离子电池已经接近其能量密度的理论极限,但由于没有新技术来改变这场游戏,芯片生产商英特尔的工程师和研究人员不得不“一毫瓦一毫瓦”地在系统中寻找能够减少电力需求的组件。他们从系统中节省下来的部分,最多使电池续航时间延长了25~30分钟。 替代锂离子电池的另一个办法就是降低其化学物的挥发性,但这样做会造成电池使用时间的缩短。笔记本制造商早就深刻地认识到,消费者宁可选择更长的电池使用时间,而并不是十分在意相对来说鲜有发生的电池燃烧事故。 于是电池制造商开始尝试各种不同的化学配方,以期找到一种可以替代甚至超过锂离子的技术。今年最具突破性的发明是锌空气电池 (Zinc Air) ,它通过使锌与空气中的氧发生反应而产生电能。当消费者准备使用电池时,取掉空气导入孔上的挡片,空气中的氧气成分便作为能量来源产生电能。这种一次性使用的小型电池不比一粒口香糖大多少,而电池续航能力却是一般碱性电池或锂离子相同容量的三倍使用时间。专利拥有者劲量电池公司表示,因为要联合电池OEM生产商以及电子产品生产商,这款电池最快将于2010年夏季上市。 电池的应用代表着人类对便捷生活的操控能力,高效、低价、安全、环保是将来便携式电池的发展方向。当我们注视着古波斯人在公元前200年为神像电解镀金而使用的简易酸碱电池时,不仅看到过去的历史、文化和艺术,也能看到未来凝聚的力量。