看過iPhone拆機圖解的小伙伴可能都知道，電池占據了相當大的一部分手機內部空間。其實不止蘋果，其他的手機廠商們?yōu)榱吮ＷC手機的輕薄質感，同樣也要做出一個抉擇：要么犧牲待機時間，壓縮電池的容量，要么減少元器件個數(shù)，選用更輕薄小巧的元器件，這在很大程度上左右著手機行業(yè)目前的工業(yè)設計?，F(xiàn)在，來自MIT（麻省理工大學）能源實驗室的科學家們打算改變這一現(xiàn)狀。

據MIT News近日報道，一種新型“鋰金屬”技術可以在保持電池體積不便的情況下，將鋰離子電池原有的離子數(shù)量提高一倍，進而將電量也提高一倍，或者也可以選擇在電量不變的情況下將電池的體積減小一倍，無論上述的哪種做法，都將在很大程度上顛覆現(xiàn)有的電池工業(yè)領域。

這項技術來自MIT能源實驗室旗下的SolidEnergy Systems公司，該公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官胡啟朝（Qichao Hu）在接受采訪時表示：“這是電池行業(yè)的一個豐碑?！?/p>

技術原理

在典型的鋰離子電池中，一般是使用鋰金屬鋰合金的氧化物作為正極材料，石墨為負極材料，與非水電解質共同產生化學反應。其可選的正極材料很多，主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。而由于石墨本身良好的導電性和本身化學性質的穩(wěn)定，其不會與電解質溶液發(fā)生額外的化學反應，因此被廣泛采用為負極材料。在電池工作時，通過正負電極上互補的化學反應產生電子的定向移動，從而為手機等設備供電。

然而，通常作為最優(yōu)負極材料的石墨也有其局限性。石墨雖然能導電，但畢竟不是金屬，因此其內部有限的離子數(shù)就成了最大劣勢。科學家們一直都希望用鋰金屬來取代石墨，因為它可以容納更多的離子。

最早于1996年開始出現(xiàn)的可充電鋰金屬電池就是基于這一思路研發(fā)的。在那時的鋰金屬電池中，一般使用二氧化錳為正極材料，金屬鋰或其合金為負極材料，同樣使用非水電解質溶液參與反應。但是由于鋰等金屬的化學性質沒有石墨穩(wěn)定，它們會與電解質產生額外的化學反應，從而產生各種類型的混合物污染電解質，因此大大減少了充電壽命，使得鋰金屬電池幾乎成為不可反復使用的消耗品。另外，這種反應同時會產生大量的熱，有可能點燃電解質并產生爆炸。加上鋰金屬電池超高的技術要求，因此一直未能普及開來，目前全球只有少數(shù)幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。

但是SolidEnergy Systems公司的這款新型鋰金屬電池攻克了以上難題，他們開發(fā)了一種新的固液混合解決方案。為了防止與傳統(tǒng)的電解質溶液反應，他們在鋰金屬表面包裹了一層薄薄的固體導電物質，然后又對傳統(tǒng)電解質進行了化學改造，在保證導電的前提下降低了其活躍性，并重新設計了電池結構，改善了正負極之間的隔離層材質，使得鋰金屬在保證離子攜帶數(shù)量的同時可以不與電解質產生額外的化學反應。在確?？梢苑磸统潆姾桶踩缘耐瑫r，電池電量也得到了成倍提高。

更關鍵的是，這種新型鋰金屬電池在現(xiàn)有的鋰離子電池工廠就成生產，這使得該技術擁有非常廣泛的應用前景。

未來應用

目前，該公司已經對外公布了相關領域的應用規(guī)劃。在2017年，他們將把這種新型電池提供給智能手機和可穿戴廠商，在2018年，他們會提供新電池給電動汽車制造商。不過，最早于今年11月，他們打算將該技術首先提供給一些無人機制廠商。

胡啟朝表示：“目前有許多公司已經使用無人機和熱氣球為眾多的發(fā)展中國家?guī)チ嗣赓M的互聯(lián)網接入服務，以及突發(fā)性災難事故的救助服務。我認為這是一件非常重要也非常令人驕傲的事業(yè)，因此我們打算在今年11月首先幫助這些企業(yè)改善電池的續(xù)航問題?！?/p>

將這一技術應用在電動汽車領域也著實令人充滿了期待。胡啟朝表示：“目前電動汽車默認的工業(yè)標準是每次充電后至少行駛200英里（約合320多公里）。我們的技術可以減少一半的電池尺寸和重量，同時保持相同的行駛里程，因此在保證電池體積不變的情況下，我們的技術可以讓未來的電動汽車在一次充電之后至少行駛400英里。”

在技術日新月異的今天，我們幾乎每天都能感受到這世界一些細微的變化，SolidEnergy Systems公司的這款新電池就是其中之一。憑借他們的這項技術，手機、可穿戴設備、電動汽車和無人機等所有用到充電電池的領域，未來都有可能產生更大的變革，我們對此充滿期待。

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