研究人員新近發(fā)布一款續(xù)航能力超強(qiáng)的電池，這款電池可供可穿戴設(shè)備及醫(yī)療保健設(shè)備運(yùn)行10年多的時(shí)間而無需充電。這個(gè)新設(shè)計(jì)基于鋰氟化碳(CFx)化學(xué)式，要比現(xiàn)有電池安全。美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)測試了新電池的原型產(chǎn)品，相應(yīng)的論文于上周發(fā)布在《美國化學(xué)會(huì)志》。

論文的第一作者ChengduLiang表示，CFx電池可以做到小如硬幣，可以給裝配傳感器的低功耗健身追蹤器或者可穿戴設(shè)備供電數(shù)年。

不可充電，但沒關(guān)系

Liang說：電池不能充電，是一次性電池。

可穿戴設(shè)備主要給用戶傳遞少量信息，不需要多少電量，可以延長CFx電池的使用期限。Liang說，對(duì)于傳感器和起搏器這樣難以充電和替換的設(shè)備，這款電池非常合適。CFx電池原型產(chǎn)品目前的形式并不適用于電腦和移動(dòng)設(shè)備，因?yàn)殡娔X和動(dòng)設(shè)備耗電量大，而且需要不斷充電。

Liang還說：這是一項(xiàng)概念驗(yàn)證研究，但有一家私營公司對(duì)這款電池的商業(yè)化感興趣，已經(jīng)和我們?nèi)〉寐?lián)系。在未來幾年，這款概念電池可能就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，取決于其商業(yè)化進(jìn)程。

現(xiàn)在的電池續(xù)航能力都不強(qiáng)，而且有些電池還不安全。PC制造商索尼和聯(lián)想最近報(bào)道了鋰電池引起筆記本電腦過熱和燃燒的事例。

鋅空氣(zinc-air)電池和鋰空氣(lithium-air)電池正在研究當(dāng)中。一些類似的電池，例如銀鋅電池，則被認(rèn)為成本過高。汽車制造商則正在研究燃料電池。

可以肯定的是，CFx電池不是新鮮事。ContourEnergy公司已經(jīng)在出售基于CFx化學(xué)式的專用電池，供軍隊(duì)用于無人機(jī)、夜視鏡和其他電子設(shè)備。這款電池可以有不同的尺寸。

大突破

根據(jù)美國陸軍的現(xiàn)有研究，CFx化學(xué)式已知相對(duì)于其他流行的鋰電池化學(xué)反應(yīng)，是理論能量容量最高的化學(xué)式之一。Liang說：這款電池基于舊理論但設(shè)計(jì)是新的。這是一個(gè)大突破。

在實(shí)驗(yàn)中，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)、測試一個(gè)真正的CFx電池，采用固體電解質(zhì)來增加電池能量容量。現(xiàn)有的鋰電池采用陽陰極和負(fù)正極形式的電極，充電時(shí)鋰離子可以在它們之間的電解質(zhì)移動(dòng)。充電時(shí)，鋰離子從陰極移向陽極存儲(chǔ)。在放電時(shí)，鋰離子從陽極向陰極移動(dòng)，并給設(shè)備供電。

新的CFx電池設(shè)計(jì)中有可以作為離子導(dǎo)體和陰極的固體鋰硫代磷酸鹽多用電解質(zhì)。電解質(zhì)可以攜帶存儲(chǔ)電荷，有助于增加電池的能量容量。Liang說，CFx電池原型產(chǎn)品采用固體電解質(zhì)，而普通電池采用液體電解質(zhì)。

你有的電解質(zhì)不僅做自己的工作，還能提供陰極的功能。你還可以在電解質(zhì)存儲(chǔ)能量。Liang說，雙重功能的電解質(zhì)可以引向新的電池設(shè)計(jì)。新的電池可能會(huì)在未來幾年推出市場。但他不確定制造這款電池的成本。

我不了解批量生產(chǎn)以及每個(gè)電池的成本。我們這里使用的所有材料都是充足的。他還說，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在這款電池的技術(shù)上花了三四年時(shí)間，目前正在研究新的固體電解質(zhì)材料。

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室位于田納西州橡樹嶺，由田納西大學(xué)和Battelle紀(jì)念研究所共同管理。