革命:鋰電池技術可能改變世界
鋰電池未來不只是驅動你的手機,可能會重塑全球能源的未來。
我們總是會很頻繁的在媒體上看到鋰電池技術領域裡的最新研究成果。雖然這些鋰電池新技術可能暫時還無法實現大規模應用,但在研究人員的不懈努力之下,技術突破和商業應用之間的距離正在逐漸縮小。一直以來,科學家和工程師都相信電池能夠改變世界。我們的日常生活也離不開電池,電池正在扮演著越來越重要的角色。電池不僅僅只是我們日常生活中的小工具,更是能夠照亮我們整個世界的重要資源。
鋰電池發展前景
鋰的原子序數是3,這意味著它有三個質子,是最輕的鹼金屬元素,這讓它成為已知材料中最適合用來製備可移動電池正極的材料。當然,除了鋰,鋰電池中還包括磷酸鐵、錳、石墨、鈦酸鹽等其他金屬和非金屬材料。和更早的鎳電池相比,鋰電池更小、更輕、能量密度更高,用了不到15年時間就替代鎳電池,成為當下主流的電子裝置電池技術。可以說,鋰電池是智慧手機、可穿戴裝置、膝上型電腦等中小型電子裝置之所以能夠迅速發展的關鍵因素。
但其也存在不少問題,最主要的是發熱。鋰電池充電和放電的過程中,在高密度的空間內部會產生大量的熱量。因此,鋰離子電池技術並沒有停滯不前,基本上每年都能提高5%的能量密度,並且每年都能降低8%的成本。目前科學家對矽陽極電池、鋰空氣電池、固態電池以及鋰電容器的研究,其實也都是在為進一步提高鋰離子電池的效能而做的努力。
鋰電池未來之路
由於發展中國家智慧手機市場的持續擴大,對鋰電池需求量在不斷增大。另外,隨著穿戴裝置和智慧手錶的發展也將有助於鋰電池需求的增長,在未來汽車和可再生能源這一新興市場也能進一步擴大,這也意味著高新科技市場對鋰電池的需求也會增大。
電動和混合動力汽車需要大量的鋰離子電池,並有望成為對鋰需求增長量最快的市場之一。雖然目前而言,鋰電池在電動汽車領域上的應用並不是那麼完美,但全球主要的幾個汽車製造巨頭都已推出了至少一款電動汽車。而且對汽車尾氣排放管制的日趨嚴格以及人們對社會環保意識的日漸增長,都在無形中刺激著這一新興市場的需求。
挑戰和機遇
一個由電池驅動的、電氣化的世界也有其自身風險。電池影響力日益增加是價格不斷下降的結果。和電池業大力推崇的太陽能板一樣,電池必須和根深蒂固的主流能源、活塞式發動機、發電廠汽輪機及其他與此相關的基礎設施進行競爭。同時,和太陽能板一樣,近年來,電池的成本出現了顯著下降。而隨著廠商擴大生產規模、調整融資、提高效率,這一趨勢仍將持續。勒克斯研究公司稱,到2025年,電動汽車中的電池成本將降低至每千瓦時172美元。
還有一部分像俄羅斯這樣的國家認為石油是他們創造財富的源泉,新能源的研發將觸及他們的利益。南美有大量的國家生產鋰,因此被稱為“鋰三角”。而一旦這個鋰三角控制了這種資源的話,就可能會像中東一樣積聚很強大的經濟和政治力量。
令人感到欣慰的是在2025年之前,對鋰電池的需求量會基本保持每年20%的增幅,所以其價格也有望相應的上升。行業顧問Navigant公司預計,到2024年將達到160億美元。雖然這種激增的需求量也將給生產商帶來一定的壓力,但是他們同樣能夠在行業中獲得新的機遇。
如果電池真能佔據支配地位的話,沒人清楚鋰電池技術最終是否會成為主角。不過有一點毋庸置疑,那就是能源的未來在於我們如何儲存它。
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