手机又没电了？科学家的这些研究或许会给你带来欲望

在延长电池日益衰减的寿命上，你听到了各种相互抵牾的建议。
与此同时，你绝望地意识到，它总会在几年内去世去。

“现有电池的问题是它们很糟糕，” 特斯拉的 CEO Elon Musk 在 5 月的 Powerwall——一种时髦的新电池——的发布会上说。
这个谜题的级别就像是暗物质，或者说，就像是你为何仍旧买不到能同时烤好面包两面的烤箱一样：为什么电池很糟糕？

“这归根到底是一个基本问题，”剑桥大学化学系教授 Clare Gray 说。
他研究电池运作已有 20 年了。
“你拥有一块材料，而且只能同时让一定数量的电子进出。
不是说只要这些蠢蠢的科学家连续研究下去，我们就可以无穷无尽地增加电池的电量。
”

因此，电池并不糟糕；那是我们的期待太高了吗？“你或容许以去问问 iPhone 用户，他们为什么一天要吃三顿饭，” Grey 笑着说，“任何设备天生就很耗电。
许多人每年充手机的次数是 365 次。
这即是哀求一种化学反应持续发生 1000 多次后还能保持完美。
在我们的生活中，哪些东西来回运作 1000 次后不会衰减？”

在温哥华，加拿大公司 Cadex Electronics 的 CEO Isidor Buchmann 对此表示赞许。
电池的局限在于其化学根本。
他的公司制造充电器、剖析仪，并且运营着一家名为“电池大学”的网站。
而公司对改进现有电池的兴趣更加浓厚。

“每个人都想要发明所谓的‘超级电池’，但问题在于，电池一样会朽迈，就像我们一样，” 他说，“纵然运动员也会慢下来。
因此，追踪它事情时的表现很主要。
人们只关注电池从出生到毕业的阶段，忽略了从事情到退休的阶段。
” 明年，Buchmann 操持环球旅行，“鼓吹如何保护电池”。

与此同时，可携带电子设备正变得更轻、更便宜，而且每过几年就性能翻倍。
iPhone 6s 拥有 3D 触控屏幕，超极本又薄又强劲。
一款新的智好手表的运算能力超过了登月的阿波罗太空船。
但是，它们利用的锂电池和索尼 1991 年开始发卖时并没有太大改变。
在充满电的情形下，你的电动汽车仍旧无法从伦敦到达爱丁堡（除非你有 5.5 万英镑的零费钱，可以买个 Tesla S）。

（Tesla S 电动汽车）

“电池衰退不在操持中，但是，公司没有动力去开拓寿命数十年的电池，” Gizmodo 网站的科技专家 Eric Limer 说，“每晚充电已经是常规了，因此，除非你把电池续航延长为数天，否则没有什么意义。
”

其余，越来越多的手机和条记本采取了不可拆卸的电池。
电池之去世成了匆匆使你升级的情由之一。
” 正如 Joanna Stern 在华尔街日报上对 iPhone 6s 的评论上所说的：“人们对智好手机的第一哀求是更长的电池寿命，iPhone 6S 没有做到这一点。
”

Limer 的 Nexus 5 已经用了两年韶光了，每六个小时就要充电，不过其它方面都“表现非凡”。
他相信，办理方案在于更好的电池掩护。
“有两件事情，” 他建议说，“首先，锂电池从满电一贯用到亏电并不得当，因此，该当常常充电，每次充一点：空想的电量状态在 30%—80% 之间。
其次，不要让你的条记本发热：当它做高强度的事情时，把它放在支架上。
”

如今，锂电池存在于手机、汽车、数码相机、电子烟、电动工具、 轮船和太空飞船、好奇号火星探测车上。
它驱动着当代天下中许多我们赖以生存的东西。
但它们的运作办法仍旧与 200 年前首次涌现的电池一样：基本上，它们包括了两类金属，中间是某种溶液。
对付 1799 年的亚历山德罗伏打来说，那是锌和银，用浸入盐水的布分开：这是天下上首个得到广泛运用的电池。

如今，电池的一端是锂，另一端常日是碳，中间是锂离子来回穿越的电解质溶液。
锂的问题在于，它是易燃的。
正如一位科学家见告我，或者 YouTube 上锤子击打三星 S5 致其爆炸的视频所展示的：“锂离子电池是非常恐怖的。
” 这是它们在过去 25 年内只改进了 或者 ⅓ 的部分情由。

虽然如此，创造超级电池的竞赛仍在连续。
能量储存市场正要起飞，而且在环球的实验室都有研究，由政府、科技巨子和汽车制造商投资资助。
科学家和工程师们正在努力制造储存更多能量、寿命更长、体积更小、价格更低、更有利于环境保护的电池。
常日，这是秘密进行的。

一些人则走向另一条道路，试图找出耗能更少的技能，或者极为快速的超级充电站。
换句话说，电池或许只能续航六小时，但是可以在两分钟内充满。

其他人则完备抛弃了我们现在所理解的电池。
伦敦皇家学院的复合股料工程师 Emile Grennhalgh 博士正在开拓一种可以储存能量的构造材料。
他的研究由欧盟和国防部帮助。

“在我们的观点中，你不再须要 iPhone 电池了，” 他阐明说，“能量可以储存在外壳里。
” 这听起来不如“人们正在制造的奇特电池和超级电容器”那么好听，他补充说，但是，从另一方面说，“你能用我们的材料制作飞机的机翼，普通电池无法做到这一点。
”

他的研究成果什么时候才能推向市场？“沃尔沃在行李箱盖上利用了它，效果很不错，” 他说，“在我看来，它会在今后五年内进入小众产品领域。
我们的研究引起空客这样的公司的兴趣，由于，它们想要在 2050 年前造出纯电动的飞机。
”

（一架汉莎航空的空客飞机）

在特隆赫姆的挪威科技大学里，材料科学家 Fride Vullum-Bruer 正在研究一种替代碳的材料，可以将电池的性能提升 30% 以上。
她的项目被称作“来自海洋的电池”，由于，她的团队在制造电池的过程种利用了褐藻。
我天真地问她，材料的名字是什么。
“我不能见告你，”她说，“我们正在申请专利。
”

Vullum-Bruer，以及与我交谈的每一个人都相信，未来的市场不会只有“一种魔力电池”，而是许多种不同的电池。
“我认为，在很长一段韶光里，锂电池会连续统治市场，”她说。

“但是，在 10 年内，我们会看到其它电池的涌现。
在一些领域，比如汽车领域，钠离子和镁离子电池或许会部分替代锂离子电池。
近些年来，炒的最火的一种材料是硅，由于在地球存量最充足的元素中，它排在了第二位。
它的耐久度是传统材料的 10 倍，但是，目前你只能给它充几次电。
我听到一些关于此类电池电路的谣言，在制造新电池的时候，特斯拉正在测试这种硅材料。
”

哦，特斯拉。
每个人想起了那家站在电池革命前哨大胆的电动汽车公司。
在我们的交谈后，Buchmann 写来邮件说，“要真正让电池行业快速发展，须要找到电动汽车能利用的超级电池。
” 在马斯克说电池“糟糕”的那天，他宣乐成立特斯拉能源，一个栅极电池公司。
几个月后，它的 Powerwall 家用电池订单已经达到了 10 万，代价 10 亿美元。

（特斯拉电池公司）

电池的生产地是特斯拉在内华达沙漠中的超级大型工厂，投资 50 亿美元。
该工厂会在明年开工，成为环球最大的电池制造厂。
特斯拉在网站上极为自傲的流传宣传，到了 2020 年，它每年生产的锂电池数量将会超过 2013 年的环球锂电池生产量。

当能源储存革命中的其他人制造更小、更强大的电池，或者考试测验新元素的时候，特斯拉只是在制造更多的电池。
“我敢说，Elon 构建了一个非常好的商业模式，” Grey 说，“他把平淡无奇的电池拿来，连上线，塞到特斯拉电动汽车上。
”

我们这些人怎么办呢？我们能否期待，不久的将来自己的设备能坚持一天韶光？“只要我们的电池是基于化学反应的，我们就会碰着很大的限定，”Buchmann 说，“电池的康健险些就像是活体器官的康健或者人类的康健。
我们必须关心它。
”

而 Limer 则表示，“我认为，10 年内，情形不会有很大的变革。
一个比较现实的期待是，纵然在极度的重度利用下，你的电池也能坚持一天的韶光。
” 他接着说，如今，我们面临的是“电池僵局”。

Grey 更为乐不雅观。
“电池在改进，新材料也在到来，” 她说，“ 电子设备的耗能也会低落，但事实是，全体社会仍旧须要更多的能量。
在今后的 25 年里，我们想把统统东西都连接起来。
” 只管电池不能拯救天下，但是，Grey 相信它们能够发挥自己的浸染。

“ 网格能量存储是社会面临的重大寻衅之一，” 她说，“当社会持续发展，必须处理景象变革问题，而电池在此会发挥主要的浸染。
目前，明确的方案是不存在的，而且，在今后的一些年里，情形也不会有改不雅观。
但是，变革总会发生的。
2050 年的电池是什么样子，谁也说不准，但是，它肯定会很吸引大家的眼球的。
”

本文全文译自 Guardian，原文标题 Why your phone battery is rubbish，作者 Chitra Ramaswamy。
本文详细先容了当前科技界和商业公司对电池的研究和利用。
爱范儿积木、黄美菁翻译出品。

题图、插图来自：Guardian