編譯/任中原、林佳賢
電池容量一直是智慧手機及各種行動通訊設備的重大障礙,然而傳統的鋰離子電池技術已達到高原期,因此要如何提高並增強電池容量,一直未獲重大進展;雖有許多新科技正在研究中,但大部分迄今仍無法商業化。由於固態電池科技逐漸成熟,2016年很可能引爆一場電池革命。
新興的電池科技,是使用固態、薄膜材料作為電解質,而不用液態電解質,使電池體積更小、更安全。至於能否量產及平價供應,目前還不確定。
由麻省理工學院分出的新創企業SolidEnergy電池公司,已承諾最快在2016年推出一種新電池,能量密度將比傳統鋰離子電池倍增。
新電池技術的運作原理,是將鋰鐵電池內的石墨陽極,改用超薄的鋰銅金屬箔材料來代替。這雖然不是全新的概念,但以往在進行試驗時,都曾發生電力迅速流失,甚至短路現象,主要是因為鋰金屬與電池內的電解質相互反應。
該公司似乎已經解決了這些問題,方法是在鋰金屬箔內加入一層極薄的固體電解質;厚度既足以防止短路,同時又薄到能夠維持導電性。
研發出的電池原型只有iPhone 6所用電池的一半大,但儲電量卻更高;換言之,如將體積擴大到與標準手機用電池相同,儲電量便能比傳統電池倍增。
該公司宣稱,電池原型在通過100次的充電循環後,仍能維持80%的原有儲電量;聽起來似無驚人之處,但最終目標是能夠通過300次的充電循環。如此一來,不但能使電池的儲電量激增,也不需經常更換電池。
SolidEnergy的新電池可能於明年率先供手機及平板電腦使用,換言之一場「電池革命」即將到來。
業者致力研發改良電池
當然並非僅此一家,例如戴森公司(Dyson)也做出類似的承諾。戴森之前以改良吸塵器、乾手機、風扇等家電著稱,現在則已投資1500萬美元協助Sakti3公司研發固態電池,新電池將用於智慧手機,並承諾將使手機電池的壽命延長一倍。
不過Sakti 3採用的技術不同,做法是使用鋰電極來代替液態的化學電解質,以延長電池的使用時間。該公司宣稱,新電池所用的科技,每1公升電解質的儲電能量超過1000瓦/小時,優於現有電池只能儲存620瓦/小時,不僅能使手機使用更久,也比使用液態電解質的電池更安全。新電池也能供電動車用,使電池的重量大幅減輕。
戴森並與一些業者進行共同開發協議,以協助Sakti 3電池能順利進入市場。
不過壽命更長的電池未必就會用在手機上。蘋果首席設計艾夫便表示,不會把更大的電池放到手機裡,因為用戶愛用iPhone的原因之一就是「輕、薄」。
除了專業的電池公司,像Google、蘋果、特斯拉、IBM等科技業者也致力於改良電池,不過迄今尚未得到重大的突破性進展。
例如Google正試圖提升鋰離子電池科技,並運用固態電池的優勢,研發儲電能量更強的電池,用於智慧眼鏡、可測量血糖的隱形眼鏡、手機及穿戴式裝置等其他行動通訊設備上,甚至用於植入人體的醫療器材。