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日本经济为何停滞不前,电池技术为何停滞不前

来源:整理 时间:2022-04-07 16:57:15 编辑:华为40 手机版

小米的100瓦充电还没有让我们用上,OPPO就要带来125瓦充电了,目测十多分钟就能充满一整部手机,在电池技术停滞不前的时候,也许只能往快充的方向发展了。

为何手机?电池?的发展速度如此缓慢?

为何手机电池的发展速度如此缓慢

虽然目前我们遇到的瓶颈是电池技术停滞不前,但是深层次的原因其实是人类对能量、能源本身的认识还处于相对较低的层次,而且已经很多年没有什么实质性的进展了。能源研究领域的基础科学研究的落寞,才是我们目前遇到的很多问题的根本原因。人类利用能源的历史人类利用能源的历程 人类利用能源的历史, 也就是人类认识和征服自然的历史。

人类利用能源的历史可分为五大阶段:火的发现和利用;畜力、 风力、 水力等自然动力的利用;化石燃料的开发和热的利用;电的发现及开发利用;原子核能的发现及应用可以看出,人类文明发展至今,能够认识并利用的能量形式也就几种:自然界的动能、势能,化石燃料的化学能,核能。电能其实只是这些基本能源的转化形式,毕竟人类目前为止还没有在自然界中发现可以直接使用的稳定电源(估计将来也没多大可能性)。

这几种能源能不能支撑人类文明持续下去甚至更进一步,乃至进化到更高层次到文明形态?按照目前的认知,应该是不行的。而且,即使是对这少得可怜的几种能源,人类的认识水平也是仅限于利用。而对其产生、释放、储存等等基础理论,研究还明显不够。这也反过来制约了人类对这些能源的利用。比如,电池技术。电池技术1799年,伏特成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。

这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良,又陆续有效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。1860年法国人普朗泰(Gaston Plante)发明出用铅做电极的电池。当电池使用一段时间电压下降时,可以给它通以反向电流,使电池电压回升,所以称它为“蓄电池”。

1887年,英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的干电池。相对于液体电池而言,干电池的电解液为糊状,不会溢漏,便于携带,因此获得了广泛应用。1890年,爱迪生发明可充电的铁镍电池。1910年可充电的铁镍电池商业化生产。如今,充电电池的种类越来越丰富,形式也越来越多样,从最早的铅蓄电池,铅晶蓄电池,到铁镍蓄电池以及银锌蓄电池,发展到铅酸蓄电池、太阳能电池以及锂电池等等。

与此同时,蓄电池的应用领域越来越广,电容越来越大,性能越来越稳定,充电越来越便捷。电池的基本理论基础并不高深复杂。基本原理还是当年福特发明的伏打电池,也就是氧化还原反应。高中化学书上介绍的Zn Cu原电池用的是氢离子,原理和现在锂离子电池类似,只是把正负极材料、电解液换换,氢离子再换成锂离子罢了。但是,只有最简单的基础理论是远远不够的。

拿锂离子电池为例,认识到氧化还原反应,只是最基本的,说明能发生如此材料有可能作为电池正负极材料,可以让锂离子在正负极间来回穿梭,从而实现充放电的目的。但具体是否真的可用,还有很多决定因素:发生严重的副反应不行。充电放电都生成其他有害物质怎么行?充放电效率太低不行。充电两小时,通话五分钟,谁受得了?循环稳定性不好也不行。

充电循环起码要几百次吧,否则充几次电电池就报废了。安全性不好绝对不行。不用解释,血的教训。电池乍看起来原理简单,但想要进一步提高性能,取得革命性突破异常困难。需要解决科学和工程领域内的一系列问题,涉及到材料学、无机化学、有机化学、物理、表面、界面、热力学、动力学、工程机械加工、电子电路技术等交织在一起的诸多问题。

可能的出路另辟蹊径,超级快充一方面,想要支撑手机功能强大,运行持久,就需要将内置电池容量做大,势必导致手机越来越厚重。另一方面,为了保证日常使用的手感和体验,需要手机的重量和厚度必须保持在一定范围之内,不能无限增长。两个方面完全对立,在目前电池技术无法突破的情况下,无法同时解决。不过,广大手机厂商还是提出了自己的解决方案。

既然没有办法无限提升手机电池容量,那就加快充电速度,发展超级快充,从另一个层面显著提升了手机使用体验。目前比较流行的快充方案有高通QC、联发科PEP、OPPO VOOC、华为FCP/Supercharge、USB PD等。各种快充技术都由手机厂商自己的研发,实现快充的条件苛刻,手机、充电器、数据线必须匹配,缺一不可。

为什么感觉人类的电池技术停滞不前了呢?

为什么感觉人类的电池技术停滞不前了呢

我是科技数码随时答,很高兴能回答这个问题人类电池技术为什么停滞不前最明显的例子,就是手机电池了,现在人最担心的就是手机没电了。谈到停滞不前,十年前手机里的锂电池和现在的锂电池肯定没法比,可十年前手机用的是小的黑白屏,现在手机是5寸以上的大彩屏,以前手机只需要打电话或发短信,现在都是重度依赖,通讯,游戏,社交,娱乐统统在手机上,一天机不离手。

不是电池技术停滞不前,只是人们的需求越来越大针对这个问题,其实不是电池技术停滞不前了,而本质上是电池技术的进步没跟上电子产品发展的速度,相比现在的电子产品,以智能手机为例,是三个月一小变,大半年就能来个大变,而电池容量呢?始终是那么点电容量,也始终是锂离子电池,所以给了我们电池技术停滞不前的假象。电池技术的相比几年前已经有了很大的变化,最大变化是内置的材料发生了根本改变,首先在十年前电池普遍是镍镉电池,这种电池有个不好地方就是记忆效应,长期不彻底充、放电,会在电池内留下痕迹,降低电池容量。

而现在改用的锂电池则是没有这个记忆效应,所以锂电池是可以做到随充随用的。其次,存储寿命、耐热性、能量比大的都是锂电池的特点,这几年锂电池的电量都在逐渐进步,使得智能手机的续航在逐渐增加。另外,我们现在的纯电动车所用的电池就是锂电池,像特斯拉的纯电动车是能实现400公里的续航的。如果想要现在的电池技术发生巨大提升,那么锂电池的电池材料就得更换了,近些年来锂电池的理论能量密度在逐渐接近物理极限。

而现在新兴材料应用到电池上都还在实验室中,只有着安全性、成本平衡后生产。但同时新材料的出现又要靠计算机去做各种处理运算,好在现在计算机进步速度还是很快的,依旧按照摩尔定律,再加上量子计算机的加入,更好用的电池材料就会被发现的。总结现在有一些石墨烯电池的研究和报道,但更多的是对石墨烯的概念炒作,他们也只是把石墨烯这种明星材料少量的添加到锂离子电池中去,算是掺杂了石墨烯的锂离子电池。

石墨烯在电池里或者增加电解液的导电性用,或者直接掺在负电极材料中,有很多高性能的类似报道,然而综合性能也难以实现突破,受限于石墨烯材料的价格和制备工艺,短期也没法实现纯石墨烯电极的应用。比如现在华为手机采用的石墨烯散热,虽然不是应用于电池方面,但是这也算是研究的成果,据说华为很早之前就开始了石墨烯研究方面的工作啦!希望可以尽快突破技术的瓶颈,让我们用上密度更高的电池来应用于各个领域。

网易丁磊和自媒体干上了!动力电池标准推进为啥这么难?

为何手机电池的发展速度如此缓慢

动力电池统一不现实·网易丁磊也许还会被怼回顾:全国政协委员、网易公司首席执行官丁磊在两会中提到了“充电口统一标准”的话题,得到了工业和信息化部的认可,目前不同品牌的智能设备(手机/平板)的充电口有所不同,主流的安卓标准以华为、小米、VO等品牌使用Type-C,另有一部分是苹果品牌的是专用插头,从使用体验上来看还是安卓口比较好用,苹果的产品从设备到系统的使用体验都很糟糕,当然也有持相反观点的。

所以究竟哪种好也还是有争议,于是自媒体人于平就对网易丁磊的说法提出了质疑,其观点为充电接口是否要一致化应当由市场自己决定,说白了就是通过品牌之间的博弈,看最后会是哪个阵营胜出,届时主流和非主流的对决自然能形成充电接口的一致化。这个观点并没有错,阐述自己的观点且不涉及违法内容也没有错,只是表达对网易丁磊观点的不赞同更没有错;但是网易方面却认为于平的说法“违法”了,于是通过正式员工要求于平删除稿件但被拒绝,随后投诉到平台方也没有被认可,最终发律师函要求删稿和道歉;随后于平发布《我被丁磊威胁删稿了》,这篇文章传播度较高,最终丁磊顶不住压力发文道歉。

就是封建社会里的皇帝还允许大臣讨论和谏言呢,网易就是个企业,丁磊就是个商人,你有资格不允许网民发表自己的观点呢?所以丁磊该道歉,只是这与汽车行业有什么关系呢?丁磊曾经建议新能源汽车电池标准化,出台国家强制标准,要统一规格、互通互换;将换电站作为新基建的重点,有效解决续航里程有限的痛点,促进新能源汽车发展,为“蓝天保卫战”贡献力量。

想法是好的, 但这个观点显得有些不切实际了。这么说会不会收到网易的律师函呢?怕怕的。不过也不多这一个了。再说网易的账号不知道剽窃了我们多少内容,网易也没有个道歉。换电站讲好听点是不切实际,从企业的角度出发甚至可以用天方夜谭来评价;先不讨论成本的问题,电池标准怎么统一?有些主攻性能的车要用三元锂电池,综合性能理想的要用磷酸铁锂电池;在三元锂阵营中还有镍钴锰、镍钴铝、钛酸锂等等类型,这些电池有些密度很高、有些使用寿命极长,有些则是可靠性极差,可是不同车企的供应链体系决定了只能选择某个供应商的电池,而这个供应商就只能制造这种电池,要求同一标准首先就得让供应商的技术水平达到一致的程度,生产同类型且水平相当的电池才行,这怎么可能做到。

企业动辄投入几十亿去搞研发,研发出的优秀成果要无偿给其他企业“统一标准”,这不是扯淡吗?要知道有些企业的年研发投入是很少的,营销投入都比研发投入高得多的多,这种企业对于推动行业整体技术进步基本没有价值可言,给它先进的技术都不见得能制造出相同标准的电池。所以统一电池标准的结果就是打消供应商的研发积极性,技术几乎会停滞不前,这对于解决续航里程痛点也许会起到反作用。

再从成本的角度解读,动力电池组的成本极高,尤其是三元锂非常高,镍、钴、钛的原材料价格一路飙升,锂也再涨;这种电池打造的电池包有个50kwh的容量的话,成本就要接近十万了。可是曾经的主力电动汽车都用这种电池,那么未来成千万到上亿台的电动汽车都要换电的话,换电站储备电池包的成本会是个“天文数字”;但是换电的价格不能太高,否则车主用不起则必然选择充电,换电站也就失去意义了。

于是一座投入几千万到上亿元的换电站,要以一个长到离谱的周期去回收成本,什么资本会疯狂到去做这种投资?如果由国家来做的话,巨大的代价由谁来承担?!上规模的车企是不会去做换电站的,2022年就有可能出现年销量破百万台的新能源汽车品牌,一百万台车、一百万个电池包,算算成本吧,把车辆的利润全部都砸到换电站都是杯水车薪。

如果要搞电池租用的话,现在就有现成的例子,租用的高成本已经让用户开始吐槽了。最后则要从用户的角度来解读,我的车为什么要去换电?快贵伤车可靠性不确定续航里程不确定这是面向所有车辆的、公共换电站普及后,用户可能会有的焦虑。换电确实比充电快一点,可是换电的成本必然高,设备要用电、设备要有较大的场地、设备本身成本就不低,那么换电比充电贵太多的话,何不多等一二十分钟去省下一笔费用呢?其次有些车辆的电池包是嵌入车身的,是作为车身结构件使用的,换电需要较为复杂的拆装,频繁拆装貌似会对车辆有些影响

反之如果要求电池包的布局都统一化的话,这种优秀的高强度车身就没法应用,技术怕是会倒退的。驾驶的车辆用高标准的锂电池,假设统一标准后只能用制造商来区分,购买的车用的是A厂电池,C厂的电池容易自燃,在换电的时候如果能选供应商则C厂必倒,不能选择的话那就有可能用到C厂的电池,用起来不安心。电动汽车的行驶里程决定充放电的频率,充放电的频率决定实际容量,高频率充放电的电池组可能会出现跳电、显示容量和实际容量有很大差异等问题;新车换了一组特别棒的A厂电池,结果没开几百公里就去换电站换了一组C厂电池,规划好的行程开到一半忽然没电了,怎么办?只有“凉拌”,电能损失白白损失,拖车也要自己承担还。

这都是“交叉换电”后可能普遍出现的问题。结语:换电只有可能以车企为中心进行,但销量较高的车企都承担不了这个超高的代价;可以“交叉换电”的换电站的建设成本太高,资金回收的周期太长,想来就不切实际,同时也无法保证电池组的可靠性的话,后续的问题可能会非常多。解决续航问题只能交给研发企业,通过电池技术的升级来解决,现在亟待解决的是电池的制造成本,只要成本下来了则续航必然大幅增长;至于卡车和长途客车无需采用换电模式,用驾控接触网配合受电弓,实现行驶中用电网充电并为电机供电似乎更理想,这种接触网的建设成本要比换电站合理的多。

vivo公布120W超快闪充,充电技术飞速发展,电池技术为何停滞不前?

为什么感觉人类的电池技术停滞不前了呢

感谢您的阅读!vivo最近公布了120W超级闪充技术,比之前的小米100W更加夸张。总之充电器功率是越来越高,而电池容量方面依然没有太大突破。手机厂商还在为节省手机内部空间,而减少电池体积,从而减少了电池容量。如果能在更小体积中,拥有更多电量,那么各种电子设备可能会有一次质的飞跃。快充技术飞速发展首先说明,这次120W快充,是采用了两块电池同时充电,相当于每块60W。

也就是从单块电池角度看,这项技术将快充推到了60W,相信小米的100W快充也是一样的原理。即时这样,充电技术从以前的5V/1A提升了足足12倍,也很了不起了。然而电池容量相比于那时却变化不大。电池技术为何如此难突破那是因为如今使用的锂电池发电原理非常简单,就是通过正极和负极来进行氧化还原反应,使得带电锂离子在电解液中来回穿梭就形成了电流。

但是我们如今依然没有找到更好的可以代替锂电池中的化学原料。虽然有很多想法,却依然无法实现。说了这么多年的石墨烯电池,依然没有进入量产实用阶段。或许未来发现代替如今电池的化学原料将是在某种偶然中发现,然后促进电池技术突破性进步。但如今我们还在等这个“偶然”的到来。在电池技术没有取得突破性进步的情况下,手机厂家只能努力提升快充技术。

苹果为了造车已经做好技术准备,供应链准备也已经基本完成,现在就只差电池供应这一块。苹果造车团队在全球范围内认真考察,最后认定只有比亚迪和宁德时代这两家中企的电池性能达标又具备超高性价比,所以苹果方面负责人曾多次与这两家中企交涉,希望能达成电池供应合作。如果比亚迪和宁德时代同意了苹果的请求,很难说苹果在电池技术成熟之后会不会再次上演翻脸不认人的戏码。

文章TAG:停滞不前电池日本技术经济

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