鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1473次 | 2019年03月01日
把電線變?yōu)殡姵氐男滦图{米技術(shù)
在我們的印象中,電線會(huì)損失所輸送的電能,因?yàn)殡娋€本身有電阻,在傳輸電能的過程中會(huì)發(fā)熱。然而,美國(guó)佛羅里達(dá)州中央大學(xué)的研究人員托馬斯發(fā)現(xiàn),采用特殊的護(hù)套覆蓋電線后,電線可變身為儲(chǔ)能的電池。這項(xiàng)新技術(shù)為電池“瘦身”提供了新的思路。
無論是在我們的日常生活中,還是在尖端技術(shù)領(lǐng)域,如何讓電池變得“瘦小”且高效,是科技專家一直在想辦法攻克的難題。比如,如果要讓我們手機(jī)變得更加超薄,就需要能效更高的超薄電池;要讓電動(dòng)汽車一次行駛里程更長(zhǎng),則需要更輕更強(qiáng)的電池;要使得太空飛行器飛得更快更遠(yuǎn)且成本更低,也需要能效比更高的超薄超輕電池。
托馬斯在自家屋子旁邊的小路上進(jìn)行夜間散步時(shí),也想到了上述問題。換成我們普通人,對(duì)那些高深的技術(shù)問題也就想想而已。然而托馬斯是一名物理學(xué)家,他會(huì)把日常生活中的一些奇思妙想轉(zhuǎn)化為研究課題。要讓電池變薄,一般會(huì)想到用納米技術(shù)。托馬斯的第一個(gè)念頭也是用碳納米管。然而,用碳納米管制造電池的成本有些高。如果照這個(gè)思路下去,電池是超薄了,但是也成為大部分用不起的“土豪電池”了。于是他接著考慮,是不是可以把電線直接做成電池呢?這樣既可以充當(dāng)通電線路,也可以作為儲(chǔ)能的電池,這種二合一的方法在許多高科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中也常常用到。
托馬斯立即被自己的這個(gè)“靈光一閃”的創(chuàng)意給弄得激動(dòng)起來。他回到家里,立即為自己設(shè)想中的“電線電池”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。第二天一早,他就迫不及待地來到實(shí)驗(yàn)室,開始了這個(gè)新的課題的研究。他給輸送電流的銅線定制了密布的納米晶須,外面套一根起保護(hù)作用的高分子套管。這些納米晶須的長(zhǎng)度只有頭發(fā)絲直徑的萬分之一,肉眼難辨。在電子顯微鏡下,可以看到這些晶須像一層絨毛,密密麻麻地分布在高分子薄膜套管的內(nèi)表面。在充電模式下,當(dāng)有電流流經(jīng)銅線時(shí),這些納米晶須就“偷走”大部分電能存儲(chǔ)起來。在用電模式下,納米晶須又把電能“釋放”出來,通過銅線輸送給電器的用電器件。
這個(gè)過程描述起來似乎比較簡(jiǎn)單,但是完成起來相當(dāng)復(fù)雜,首先是要選取合適的原料來制造納米晶須,還要設(shè)計(jì)納米晶須的分布模式,選擇哪種高分子套管也很有講究。要經(jīng)過數(shù)以千計(jì)的反復(fù)實(shí)驗(yàn),才能不斷地提升儲(chǔ)能效果。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn),單層納米晶須的儲(chǔ)能容量太低,因此可以適當(dāng)增加套管的數(shù)量,但是也不能增加過多,過多會(huì)讓“電線電池”變得更加笨重,而單位體積的儲(chǔ)能量降低。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
托馬斯說:“這項(xiàng)技術(shù)是非常令人興奮的。我每天都喜歡趕到實(shí)驗(yàn)室,然后看看下面會(huì)發(fā)生什么。有時(shí)候也會(huì)不盡如人意,但即便那樣,失敗會(huì)教給我們很多東西。我們正在一步一步地達(dá)成自己的最初愿望,還可能做得更好?!蓖旭R斯表示,“電線電池”將大大增加“移動(dòng)用電”的使用時(shí)間,如果“電線電池”最終能夠上市,將會(huì)在多個(gè)領(lǐng)域引發(fā)大的變革。
或許在不久的將來,讓我們的手機(jī)、電腦等電器超薄且“續(xù)航時(shí)間”超長(zhǎng),續(xù)航里程超過1000公里的輕型電動(dòng)汽車也將不再是夢(mèng)想,各種航天器的發(fā)射成本也可大幅降低。如果“電線電池”真的研制成功并推廣了,我們的手機(jī)或平板電腦或許就能變成卡片那么薄了。我們也不用擔(dān)心手機(jī)突然沒電了,“電線電池”可以讓我們一個(gè)月充一次電就夠了;當(dāng)手機(jī)提醒我們需要充電時(shí),其實(shí)還可以用一兩天,我們不必著急忙慌地找地方充電。那樣的使用體驗(yàn)該是多爽??!