產(chǎn)品詳情
ROCKET火箭蓄電池主要應(yīng)用和關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)
－UPS應(yīng)用
－應(yīng)急照明
－信號
－安全及報(bào)警系統(tǒng)
－輕型牽引應(yīng)用
－野營和帆船
☆12V整體式電池
☆為15分鐘到20小時(shí)放電而進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)
☆10年的設(shè)計(jì)壽命
☆便于安裝在電池柜或電池架上
☆無溢出
☆FOV級阻燃塑料外殼
☆VRLA AGM電池技術(shù)和內(nèi)部氣體在復(fù)合效率達(dá)99%
☆免維護(hù)無需加水
☆對于航空/海洋/鐵路/公路運(yùn)輸均無危害
☆100%可循環(huán)使用
火箭蓄電池12V常用型號參數(shù)：
型號 電壓(V) 容量(AH) 外形尺寸（MM） 重量(KG)
ES7-12 12 7 151 64 94 2.3
ES12-12 12 12 151 98 94 3.6
ESH 30-12 12 30 192 132 170 9.3
ESH 40-12 12 40 197 165 170 12.8
ESH 65-15 12 60 325 166 174 20.9
ES80H-12 12 80 332 174 229 24.7
ES100H-12 12 100 332 174 229 28.7
ESH 100-12 12 100 443 167 204 32.0
ESH 120-12 12 120 550 167 204 40.0
ESH 130-12 12 130 550 167 204 40.0
ESH 150-12 12 150 520 269 203 50.0
ESH 200-12 12 200 520 269 203 60.0
ROCKET火箭蓄電池主要性能:
●采用獨(dú)特的多元合金配方、利用進(jìn)口鋳片設(shè)備和自主研發(fā)的板柵模具、通過嚴(yán)格的溫度控制,板柵不僅厚度、重量均勻性好、浮充壽命長、自放電低。
●采用進(jìn)口全自動(dòng)電腦控制鉛粉機(jī),以嚴(yán)格的自動(dòng)控制程序保證鉛粉氧化度、顆粒的均勻性、穩(wěn)定性,同時(shí)更與電池大電流放電特征相適應(yīng)。
●鉛膏是電池技術(shù)的核心。獨(dú)特鉛膏配方更好的滿足了高功率深循環(huán)放電等多種性能需求,適用于浮充等領(lǐng)域,同時(shí)全自動(dòng)的和膏系統(tǒng)及溫度控制保證了鉛膏的特性及穩(wěn)定性。
●利用自主研發(fā)的技術(shù)改造進(jìn)口涂片機(jī),從而使得極板更均勻更適用于UPS電池極板的要求。
●采用高溫高濕固化技術(shù)、溫濕自動(dòng)控制技術(shù),通過精確的風(fēng)向及流量設(shè)計(jì),OTP電池不僅在最大限度上保證了極板固化的效果,而且保證了每個(gè)點(diǎn)極板的均勻性,電池壽命比常規(guī)固化明顯提高。
●采用定量加酸工藝,加酸精度達(dá)到0.1ml,充分保證了電池各單位之間及電池之間的均勻性。
同時(shí),電解液的獨(dú)特配方增強(qiáng)了電池的深循環(huán)能力。又因?yàn)椴捎眠M(jìn)口的環(huán)氧膠,端頭片及0型圖進(jìn)行組裝,使電池更可靠。
●出廠前必須經(jīng)過的多個(gè)充放電循環(huán),使得OTP電池更加均勻、更可靠。同時(shí),100%的內(nèi)阻,開閉路、密合度檢測,進(jìn)一步保證了出廠電池的品質(zhì)。
一、目前UPS蓄電池的市場狀況
蓄電池生產(chǎn)屬重污染行業(yè)，其主要原材料是鉛和硫酸，生產(chǎn)過程會對從業(yè)人員和環(huán)境造成危害，全世界各國對這樣的產(chǎn)業(yè)有嚴(yán)格的限制，甚至西方一些發(fā)達(dá)國家根本不允許在本國生產(chǎn)，將其市場基地建立在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)。我國對蓄電池的生產(chǎn)同樣也有相應(yīng)的法律法規(guī)和嚴(yán)格的環(huán)保要求以及勞動(dòng)保障要求。
國內(nèi)蓄電池生產(chǎn)廠家眾多，品牌也超過一千個(gè)，除了進(jìn)口品牌如松下、大力神、湯淺等這些國際性大品牌之外，大部分是國產(chǎn)品牌和一些不知名的美國品牌、香港品牌、臺灣品牌等等，所有這些產(chǎn)品全部在國內(nèi)生產(chǎn)，由于它們所采用的原材料等級、配方、工藝、質(zhì)量管理各異，企業(yè)規(guī)模大小不一，因此造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。筆者參觀了許多正規(guī)的蓄電池生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝流程、質(zhì)量管理、原材料采購、工人素質(zhì)等差異較大，因而它們生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也各不相同。
大部分國際和國內(nèi)的知名品牌蓄電池的質(zhì)量都是可以信賴的，只有一些小規(guī)模的蓄電池生產(chǎn)廠家為了降低成本而偷工減料、以次充好，造成質(zhì)量不穩(wěn)定。由于蓄電池全部采用塑殼封裝，用戶無法直接看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和采用的原材料，其次大部分用戶不具備蓄電池檢測的設(shè)備和手段，因此只能從外觀上加以鑒別，由此給了一些不法廠商生產(chǎn)冒牌品牌和偽劣蓄電池以可乘之機(jī)，雖然各大品牌具備一定的防偽手段和市場監(jiān)督手段，但是這些不法廠商仍然能夠制造出可以亂真的產(chǎn)品，由此給用戶的選擇造成很大的困難。
二、目前UPS蓄電池的使用和維護(hù)狀況
一般蓄電池設(shè)計(jì)壽命普遍為5年，然而有的蓄電池可以使用6－7年，而有的使用1年左右就開始出現(xiàn)問題。其主要是因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量和日常使用維護(hù)造成的，因此蓄電池的選擇和維護(hù)對其的使用壽命尤為重要。
UPS蓄電池的維護(hù)與一般低壓系統(tǒng)蓄電池的維護(hù)類似，當(dāng)引進(jìn)新電池時(shí)，要求工程驗(yàn)收，進(jìn)行深度放電；當(dāng)新電池投入使用后，要求保持適宜的電池工作環(huán)境溫度，要求定期測量各電池端電壓，當(dāng)各電池壓差過大時(shí)，要進(jìn)行均充，要求定期對電池進(jìn)行試探性容量試驗(yàn)或深度放電，以便檢查電池組的性能優(yōu)劣以及保持電池的活性。
但是實(shí)際運(yùn)用中，由于各種條件的限制，UPS蓄電池的維護(hù)很少有人完全按照上面所述進(jìn)行，首先新電池驗(yàn)收，由于時(shí)間長，又無方便工具可供利用，有相當(dāng)多的人根本沒有做這一工作即將電池投入使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國大陸約有95%以上的UPS電池缺乏必要的維護(hù)，這為日后UPS供電故障埋下隱患；其次，新電池投入使用后，由于一般UPS電池是裝在柜子里，測量、脫離都不方便，很少測量端電壓，定期深度放電更是無從進(jìn)行；依現(xiàn)有條件（98%以上的UPS電池沒有安裝監(jiān)控設(shè)備），廣大維護(hù)人員所能進(jìn)行的只有每隔一段時(shí)間，關(guān)閉市電讓UPS電池對實(shí)際系統(tǒng)放電一段時(shí)間，充其量只是讓電池組活化一下，以保持電池的活性，而對于電池的性能優(yōu)劣及各節(jié)電池的剩余容量等重要數(shù)據(jù)還是無從知曉。
三、UPS蓄電池維護(hù)的必要性
在一個(gè)不間斷電源（UPS）系統(tǒng)中，可以說蓄電池是這個(gè)系統(tǒng)的支柱，沒有電池的UPS只能稱作穩(wěn)壓穩(wěn)頻（CVCF）電源。UPS所以能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷供電，就是因?yàn)橛辛诵铍姵兀谑须姰惓r(shí)，逆變器直接將蓄電池的化學(xué)能變成交流電能輸送出去，使用電設(shè)備得以連續(xù)運(yùn)行下去。
目前，中小型UPS電源中廣泛使用的免維護(hù)密封鉛酸蓄電池，超過UPS電源總成本的50％，有資料顯示，UPS的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，約有50%以上的UPS電源故障與UPS蓄電池有關(guān)。目前我國電力供給情況日趨完善，特別是城市，很少發(fā)生長時(shí)間停電現(xiàn)象，而且很多重要部門采用雙路供電和柴油發(fā)電機(jī)，確保了電力的供應(yīng)，這就使得人們放松了對UPS蓄電池的日常維護(hù)，大部分UPS蓄電池由于平時(shí)缺乏有效的維護(hù)，根本不清楚自己系統(tǒng)UPS蓄電池的健康狀況，從而造成一旦長時(shí)間停電而無法按設(shè)計(jì)延時(shí)進(jìn)行工作。另外一方面，用戶的負(fù)載在不斷地增加，功率密度越來越集中，從而UPS的負(fù)荷也相應(yīng)地增加，蓄電池延時(shí)不夠的問題就愈將突出。
UPS蓄電池的失效主要表現(xiàn)為端電壓不夠、容量不足或瞬間放電電流不滿足帶載啟動(dòng)要求等。在使用不間斷電源系統(tǒng)的過程中，人們往往片面地認(rèn)為蓄電池是免維護(hù)的而不加重視。由此可見，加強(qiáng)對UPS電池的正確使用與維護(hù)，對延長蓄電池的使用壽命，降低UPS系統(tǒng)故障率，有著越來越重要的意義。
四、傳統(tǒng)的UPS蓄電池測試維護(hù)手段
一般UPS電源對電池的要求：滿足一定的端電壓；電池應(yīng)具有在啟動(dòng)放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定的容量，以保證逆變供電的時(shí)間。
1、萬用表測量電池的端電壓
實(shí)踐證明，用萬用表測量UPS電池的浮充端電壓是無法判定舊電池是否已經(jīng)失效。所以一般要離線或在線測量電池的端電壓，被測電池的端電壓為12V左右（對12V電池而言），最低不能低于10.5V。不足10.5V的電池即為欠壓或已經(jīng)失效的電池。若這種電池在經(jīng)過充電或激活充電后端電壓仍達(dá)不到12V，即為失效電池。
2、測試UPS電池是否具有啟動(dòng)瞬間輸出大電流的特性
UPS電源由市電供電向逆變供電的切換時(shí)間要求小于7ms,一般設(shè)計(jì)為4-5ms左右。這就是說，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于4-5ms時(shí)間內(nèi)輸出負(fù)載所需的電流。有些失效的電池能夠滿足端電壓和容量的要求，但不能在少于4-5ms內(nèi)放電電流達(dá)到大電流的要求，也是不合格電池。UPS電池瞬間輸出大電流的特性只有在關(guān)閉市電才能測試，在不知道電池性能情況下有一定的風(fēng)險(xiǎn)，一般是不進(jìn)行的。UPS電池瞬間不能輸出足夠大電流，一般是由于電池長期沒有放電造成，經(jīng)常放電或有定期放電的UPS電池基本上不存在此問題。
3、判別UPS電池的容量
傳統(tǒng)判別UPS蓄電池容量的方法與判別一般蓄電池的方法一樣，將整組蓄電池組脫離負(fù)載并上電阻絲，以八或十小時(shí)率恒流放電，然后以先到達(dá)放電終止電壓的某一單體蓄電池的放電時(shí)間與電流，來推算其容量。
傳統(tǒng)的容量測試有下列缺點(diǎn)：
1、需將電池組脫離系統(tǒng)，增大系統(tǒng)死機(jī)風(fēng)險(xiǎn)；
2、放電時(shí)間長，且需人工測試記錄，工作量大，此外UPS電池一般裝于箱式柜子里，測試工作也不是很容易；
3、電阻絲笨重且有紅熱現(xiàn)象，不安全且工作強(qiáng)度大。
五、UPS蓄電池的正確使用與維護(hù)
除了選配正規(guī)品牌蓄電池以外，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手正確地使用與維護(hù)蓄電池：
1、保持適宜的環(huán)境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環(huán)境溫度，一般電池生產(chǎn)廠家要求的最佳環(huán)境溫度是在20－25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高，但付出的代價(jià)卻是電池的壽命**縮短。據(jù)試驗(yàn)測定，環(huán)境溫度一旦超過25℃，每升高10℃，電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護(hù)的密封鉛酸蓄電池，設(shè)計(jì)壽命普遍是5年，這在電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境下才能達(dá)到。達(dá)不到規(guī)定的環(huán)境要求，其壽命的長短就有很大的差異。另外，環(huán)境溫度的提高，會導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)活性增強(qiáng)，從而產(chǎn)生大量的熱能，又會反過來促使周圍環(huán)境溫度升高，這種惡性循環(huán)，會加速縮短電池的壽命。
2、定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓，在出廠時(shí)均已調(diào)試到額定值，而放電電流的大小是隨著負(fù)載的增大而增加的，使用中應(yīng)合理調(diào)節(jié)負(fù)載，比如控制微機(jī)等電子設(shè)備的使用臺數(shù)。一般情況下，負(fù)載不宜超過UPS額定負(fù)載的60％。在這個(gè)范圍內(nèi)，電池的放電電流就不會出現(xiàn)過度放電。
UPS因長期與市電相連，在供電質(zhì)量高、很少發(fā)生市電停電的使用環(huán)境中，蓄電池會長期處于浮充電狀態(tài)，日久就會導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生大量的硫酸鉛，并吸附到蓄電池陰極上，形成所謂的陰極“硫酸鹽化”，結(jié)果造成了電池內(nèi)阻增大，電池化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔2－3個(gè)月應(yīng)完全放電一次，放電時(shí)間可根據(jù)蓄電池的容量和負(fù)載大小確定。一次全負(fù)荷放電完畢后，按規(guī)定再充電8小時(shí)以上。
3、利用通訊功能。目前，絕大多數(shù)大、中型UPS都具備與微機(jī)通訊和程序控制等可操作性能。在微機(jī)上安裝相應(yīng)的軟件，通過串/并口連接UPS，運(yùn)行該程序，就可以利用微機(jī)與UPS進(jìn)行通訊。一般具有信息查詢、參數(shù)設(shè)置、定時(shí)設(shè)定、自動(dòng)關(guān)機(jī)和報(bào)警等功能。通過信息查詢，可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負(fù)載利用率、電池容量利用率、機(jī)內(nèi)溫度和市電頻率等信息；通過參數(shù)設(shè)置，可以設(shè)定UPS基本特性、電池可維持時(shí)間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作，**方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
4、及時(shí)更換廢/壞電池。目前大中型UPS電源配備的蓄電池?cái)?shù)量，從3只到80只不等，甚至更多。這些單個(gè)的電池通過電路連接構(gòu)成電池組，以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續(xù)不斷的運(yùn)行使用中，因性能和質(zhì)量上的差別，個(gè)別電池性能下降、儲電容量達(dá)不到要求而損壞是難免的。當(dāng)電池組中某些電池出現(xiàn)損壞時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)對每只電池進(jìn)行檢查測試，排除損壞的電池。更換新的電池時(shí)，應(yīng)該力求購買同廠家同型號的電池，禁止防酸電池和密封電池、不同規(guī)格的電池混合使用。
六、UPS蓄電池維護(hù)全面解決方案
本方案由三個(gè)部分組成：蓄電池組容量監(jiān)測、單體電池充放電活化、蓄電池專用智能保護(hù)。
蓄電池組容量監(jiān)測：
可以在線監(jiān)測記錄UPS電池的浮充電壓、電流及充放電電壓、電流；記錄放電數(shù)據(jù)后即可判別電池組性能的優(yōu)劣、找出落后單體及給出每個(gè)單體的剩余容量。
單體電池充放電活化：
對于發(fā)現(xiàn)的落后單體電池，進(jìn)行充放電，以激活失效的活性物質(zhì)、降低內(nèi)阻、補(bǔ)償壓差并補(bǔ)充剩余容量，避免該落后單體進(jìn)一步惡化并影響到其它單體，即對電池進(jìn)行早期治療及預(yù)防，對于無法補(bǔ)償?shù)膯误w電池及時(shí)進(jìn)行更換。
蓄電池專用智能保護(hù)：
鉛酸蓄電池專用智能保護(hù)是采用電子脈沖技術(shù)，對在用的鉛酸蓄電池進(jìn)行自動(dòng)的日常維護(hù)保養(yǎng)的第一代高科技技術(shù)。保護(hù)器對因極板上產(chǎn)生硫酸鉛鹽化而休克、疲勞、過草失效的鉛酸蓄電池亦有修復(fù)的功能。它巧妙地利用電池自身的能源來產(chǎn)生電子脈沖并反饋給電池，用電子的方法有效地防止電池穩(wěn)定的容量輸出，提高蓄電池的工作效率，從根本上改善鉛酸蓄電池的工作性能，**延長蓄電池壽命，節(jié)約資金和能源，同時(shí)對環(huán)境保護(hù)也起到了積極的作用。
這三個(gè)過程互相配合進(jìn)行，解決了目前UPS蓄電池缺乏必要維護(hù)手段及工具等問題，不僅能為您測試電池性能，尋找落后單體，而且能幫您活化落后電池，對電池進(jìn)行早期治療,有效預(yù)防故障的發(fā)生
UPS的使用將會越來越廣泛，UPS蓄電池的正確選擇與維護(hù)直接關(guān)系到UPS系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，一定要非常重視。
技術(shù)發(fā)展到今天，我們對更好的電池的需求也越來越大。因?yàn)殡m然設(shè)備的計(jì)算能力和設(shè)備的使用領(lǐng)域都在不斷擴(kuò)大，但是電池的供電能力卻幾乎沒發(fā)生值得關(guān)注的變化。近段時(shí)間以來，新聞媒體都在樂此不疲地報(bào)告各種新型的電池技術(shù)突破，但是這些新技術(shù)中的大部分都很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；就像人們不斷重復(fù)地那樣：在實(shí)驗(yàn)室中是一回事，找到批量化生產(chǎn)的具有成本的效益的生產(chǎn)方法又是另一回事。
但是電池的發(fā)展競賽還在繼續(xù)：電動(dòng)汽車制造商正在尋找更便宜、更輕、更強(qiáng)大而且更持久的電池。電子設(shè)備制造商也在尋找更可靠、使用壽命更長而且充電更快的電池。而可穿戴和醫(yī)療植入式設(shè)備的廠商則更傾向于更小巧、更長續(xù)航的電池技術(shù)。而可再生能源企業(yè)也在尋找能夠穩(wěn)定充放電成千上萬次的電池技術(shù)。
在我們時(shí)常聽到的新電池技術(shù)中間，我們選出了三個(gè)最具有實(shí)用前景的電池技術(shù)。我們對這些技術(shù)離實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間和未來可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析。
固態(tài)電池
讓我們先從一個(gè)能夠避免鋰離子電池的危險(xiǎn)性的新興技術(shù)開始說起吧。這項(xiàng)技術(shù)被稱為固態(tài)電池技術(shù)，它有許多種形式，為了理解為什么這種電池為什么更加安全，我們可以先來看看為什么鋰電池會有自燃的風(fēng)險(xiǎn)。
大部分傳統(tǒng)的鋰電池都有兩個(gè)電極（陽極和陰極），陰極和陽極之間是用來傳導(dǎo)鋰離子的液體電解質(zhì)。而鋰電池的主要問題就是這種電解質(zhì)是非常易燃的，如果鋰電池破損或者受到了重?fù)?，電池就可能起火，就可能出現(xiàn)下面的情況：
而固態(tài)電池中并沒有液體電解質(zhì)，它們使用的是一層其它材料來在兩個(gè)電極之間傳導(dǎo)離子和產(chǎn)生能量。
安全性只是固態(tài)電池技術(shù)的一個(gè)方面而已。因?yàn)楣虘B(tài)電池中沒有了液態(tài)電解質(zhì)，所以他們不需要額外的防護(hù)層，所以它們可以做到更輕更小。這對于汽車制造商來說是個(gè)十足的好消息。美國能源部高級先進(jìn)能源研究計(jì)劃局（ARPA-E）有多個(gè)固態(tài)電池開發(fā)項(xiàng)目，有的是開發(fā)固態(tài)的鋰離子電池，有的則是開發(fā)其他材料的固態(tài)電池。
在固態(tài)電池研究領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊是Sakti3公司，該公司的CEO是Ann Marie Sastry?！堵槭±砉W(xué)院技術(shù)評論》的Kevin Bullis在一篇文章中對Sakti3和Sastry所做的工作進(jìn)行了描述，該公司目前關(guān)注的重點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池的規(guī)?；a(chǎn)。文章寫道：
“她也在開發(fā)有助于大規(guī)模生產(chǎn)的制造技術(shù)。‘如果你的總體目標(biāo)是改變?nèi)藗兊鸟{駛方式，你的標(biāo)準(zhǔn)就不能僅僅是最好的能量密度和更多的循環(huán)充電次數(shù)。’她說，‘最主要的目標(biāo)是在提供必要性能基礎(chǔ)上的耐受能力’?！?/span>
Sakti3的工作聽起來很令人興奮，但這家公司一直都對其技術(shù)秘而不宣，所以目前對該電池中使用的電解質(zhì)材料類型我們還不得而知，而當(dāng)然這些材料的類型將會在大規(guī)模的生產(chǎn)制造中對成本產(chǎn)生巨大的影響。但我們知道Sakti3已經(jīng)得到了包括通用公司在內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)投資，并且該公司早在去年就宣稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)在鋰離子電池兩倍的能量密度。另一家固態(tài)電池公司QuantumScape則相對而言安靜得多，但有傳言說該公司也在進(jìn)行類似的技術(shù)研發(fā)工作。
那么，我們還要多久才能真正使用固態(tài)電池呢？就目前而言，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模商業(yè)化還為時(shí)尚早。電池技術(shù)的挑戰(zhàn)不只是電池中所應(yīng)用的電化學(xué)原理，真正需要突破的地方是實(shí)現(xiàn)工廠的大規(guī)模生產(chǎn)，并且還要實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)電池更劃算的價(jià)格。
Steve LeVine在其新書The Powerhouse中對電池創(chuàng)新的商業(yè)化過程進(jìn)行了深度挖掘。他用了數(shù)年時(shí)間對Envia公司進(jìn)行跟蹤調(diào)查，這家公司是一家電池領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司，并最終成為了通用的陰極供應(yīng)商。然而最后交貨時(shí)，通用經(jīng)過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。Envia 交付的電池達(dá)不到自己所宣稱的標(biāo)準(zhǔn)。最終通用結(jié)束了 Envia 的合同。
正如LeVine所解釋的那樣，目前電池技術(shù)中最令人振奮的并不是電池，而是制造工藝?！白屛艺駣^的是看到能夠突破制造成本限制的新電池技術(shù)出現(xiàn)?！彼f，并指出美國能源部現(xiàn)在也在專注于生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新而不僅僅是電化學(xué)原理的革新，“我認(rèn)為那才是值得期待的地方。”
特斯拉建造中的超級工廠Gigafactory
甚至伊隆·馬斯克也在試圖解決這一問題。他的正在建設(shè)之中的Gigafactory試圖將整個(gè)電池制造流程納入到同一個(gè)工廠之中，這是一個(gè)巨大的賭注，不過看起來特斯拉相信自己能夠擊敗競爭對手。請記住，這是為了并沒有那么突破性的電池技術(shù)。但這是關(guān)于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的游戲——甚至馬斯克也承受著工廠還沒建好可能技術(shù)就已經(jīng)過時(shí)了的批評。
鋁空氣電池
盡管鋰是電池材料之王，但是也有人在做其它嘗試。因?yàn)槭聦?shí)上鋰的開采相對較為困難，而且在電子釋放性能上還有一些材料的表現(xiàn)更好
一個(gè)名為Phinergy的以色列公司和其它競爭者則在最近幾年里正在研究一種完全不需要的鋰的電池技術(shù)：鋁空氣電池。理論上而言，這種電池可以在幾分鐘內(nèi)充好電。在這種新型的電池中，其中的一個(gè)電極是鋁板，而另一個(gè)電極則是氧氣。準(zhǔn)確地說是氧和水電解質(zhì)。當(dāng)氧與鋁板發(fā)生交互作用時(shí)，就會產(chǎn)生能量。
鋁空氣電池已經(jīng)出現(xiàn)了很長一段時(shí)間了，但近些時(shí)間來人們對這項(xiàng)技術(shù)的興趣正變得越來越大。在2002年，一篇發(fā)表在Journal of Power Sources雜志上文章將這項(xiàng)技術(shù)放到了聚光燈下面，那時(shí)一組研究人員認(rèn)為鋁空氣電池是唯一可以代替汽油的選擇。理論上來講，這種電池的容量可以達(dá)到鋰離子電池的40倍，而Phinergy則聲稱他們可以利用這項(xiàng)技術(shù)將電動(dòng)汽車的行駛距離提升到1000英里（約1600千米）。
那么，我們還要多久才能用上這種電池呢？這種形式的能量產(chǎn)生模式有一個(gè)固有的缺陷。當(dāng)鋁和氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能量時(shí)，可用的鋁含量會隨著放電而減少。另外，這種電池只有一個(gè)電流方向：從陽極到陰極。這就意味著這種電池是不能充電的，所以當(dāng)電池的電用光之后，必須取下來回收更換新的電池。
這極大地限制了鋁空氣電池的大規(guī)模應(yīng)用推廣。但是對于電動(dòng)汽車來說，如果服務(wù)站的基礎(chǔ)設(shè)施配置好了，那么這項(xiàng)技術(shù)倒是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。密歇根大學(xué)電池實(shí)驗(yàn)室的Greg Less說：“但在那之前，可充電電池，如鋰離子電池才是最佳的選擇?！睂τ谛⌒碗娮釉O(shè)備而言，鋁空氣電池顯然是不可取的，因?yàn)檫@就意味著我們需要經(jīng)常更換電池。
關(guān)于鋁空氣電池的研究還在繼續(xù)，有好幾家公司都宣稱自己將在未來幾年內(nèi)推出商業(yè)可用的鋁空氣電池。最近一家名為Fuji Pigment的公司聲稱自己已經(jīng)在鋁空氣電池上取得了突破性的進(jìn)展。該公司稱找到了使用絕緣材料保護(hù)鋁材料的方法，所以可以鋁空氣電池的再充電。
即使這一波鋁空氣電池的浪潮最后失敗了，但研究人員也已經(jīng)將鋁看作是未來電池的基本材料之一?，F(xiàn)在這是一個(gè)十分熱門的領(lǐng)域，就在我寫這篇文章的時(shí)候，斯坦福大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室就宣布成功利用鋁和石墨烯以及一種安全的液體電解質(zhì)開發(fā)出了一種新電池。該研究小組稱這種電池可以在1分鐘內(nèi)完全充好電，并且在被鉆破的情況下還能繼續(xù)保持工作。當(dāng)然，這種電池還有很多工作要做。
微型電池
傳統(tǒng)電池的另一個(gè)問題是它們的尺寸。盡管我們的設(shè)備上的每一個(gè)部件都在變小，但是電池卻依然還是那么大。比如說，最新款的蘋果筆記本電腦的厚度基本上都是電池?fù)纹饋淼?，盡管在設(shè)計(jì)上采用超高效的分層結(jié)構(gòu)，但電池仍然占據(jù)了大量的空間。
這個(gè)問題不僅出現(xiàn)在筆記本上面。醫(yī)療植入式設(shè)備也需要能夠植入到人體內(nèi)的小型電池?？臻g應(yīng)用設(shè)備對重量也有嚴(yán)格的要求，就是越輕越好。另外隨著可穿戴設(shè)備的帶來，對電池的敏感度也越來越高。
越來越多的研究開始集中到所謂的3D微電池上面。那么2D和3D有什么不同呢？你可以將2D看作是一個(gè)簡單的平面，上面有兩個(gè)電極，中間是電解質(zhì)。他們可以做到非常薄，但是電池的功率也相對更低。
相比之下，3D則是在微觀層面上增加電極的層數(shù)來增加電極的表面積。表面積增加后，離子從一個(gè)電極移動(dòng)到另一個(gè)電極也更加容易，這就增加了電池的功率密度，提高了電池充放電的速率。
科學(xué)家們正在探索如果實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用化。在2013年，哈佛大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)和鋰原料制造出了精度極高的陰極和陽極。
而不久前，一個(gè)來自美國伊利諾伊大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文，其中提到了一種利用全息光刻技術(shù)制造3D電池的方法。在這項(xiàng)技術(shù)中，超精確的光束被用來產(chǎn)生3D結(jié)構(gòu)，即電極。全息光刻出現(xiàn)的時(shí)間比3D打印更早，所以更有機(jī)會實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模制造。
但是，就像是所有的電池技術(shù)一樣，在電池的功率密度和尺寸之間還有權(quán)衡。一項(xiàng)技術(shù)能難同時(shí)滿足這兩項(xiàng)要求，但這是研究人員正在努力試圖辦到的事情。如果他們的技術(shù)成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，那么必然會產(chǎn)生巨大的影響。
伊利諾伊大學(xué)大學(xué)的這個(gè)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人William King教授告訴我們，目前這項(xiàng)技術(shù)面臨的最大困難是如何實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?！拔覀冋谂⑦@種電池的能量密度提升三倍以上，我們將使用新的、能量密度更高的材料?！彼f，“關(guān)鍵的挑戰(zhàn)還是在規(guī)?；a(chǎn)上，但我們一直都在努力。”
電池的內(nèi)部到底在發(fā)生著什么？
為什么我們實(shí)驗(yàn)成功的技術(shù)卻很難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用呢？很大程度上是因?yàn)槲覀兤鋵?shí)并不清楚電池內(nèi)部發(fā)生了什么。聽起來似乎很簡單，但這卻是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，甚至是電池創(chuàng)新的最主要的障礙：我們并不能看到電池中分子層面上發(fā)生的事情。所以很多電池技術(shù)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)聽起來就像是一場意外。而當(dāng)他們的發(fā)明者試圖使用可控的方法重現(xiàn)相同的效果時(shí)，卻遇到了麻煩。
為此我們采訪了一位專注于研究電池內(nèi)部現(xiàn)象的科學(xué)家Michael Toney，他現(xiàn)在在SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室工作，在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)團(tuán)隊(duì)試圖揭開電池內(nèi)部工作細(xì)節(jié)的秘密，從而開發(fā)出大規(guī)模制造的工藝方法。
Toney和他的同事使用光譜成像和納米級的X射線來觀察電池內(nèi)部發(fā)生的一切。Toney說該團(tuán)隊(duì)的終極目標(biāo)是在原子尺度上觀察充放電過程。但到目前為止，該團(tuán)隊(duì)還只能通過化學(xué)過程觀察結(jié)果。
最后Toney說他們可能會開發(fā)一款軟件來幫助人們了解自己的電池到底是如何工作的，而不只是像現(xiàn)在的電量的測試軟件一樣只靠估計(jì)。
目前正在實(shí)驗(yàn)室中開發(fā)的電池技術(shù)并不只有這么三種，從生物電池到形變電池，實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們正在嘗試各種各樣的新方法。 后到底哪些技術(shù)能夠獲得成功，現(xiàn)在還沒有人能夠做出確定的預(yù)言。但希望這些技術(shù)能夠盡早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，助力人類文明達(dá)到全新的高度。
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