電池技術(shù)并不能說完全停滯不前,而只能說電池技術(shù)的發(fā)展,目前這個階段遠遠慢于電子移動裝置和新能源汽車的發(fā)展而已。實際上,幾乎每個月都有新聞報道新電池技術(shù)取得突破了,某某企業(yè)突破了鋰電池容量,某某實驗室發(fā)明了某種新材料電池,大家都“望穿秋水”,就是沒有見到一個真正可以落地的產(chǎn)品出來,只聞樓梯響,不見人下樓,目前的電池技術(shù)的確成為人類交通,戶外和通訊等行業(yè)的一個大瓶頸。
科技進步和發(fā)明有一定偶然性
在很多人眼里,人必勝天,人類認識和改造大自然的確也有一定的章律可循。但是對比浩瀚廣闊的宇宙,人類實在是太渺小了,人類雖然掌握了一些方法和技巧,同時也積累了很多經(jīng)驗,但是依然是“一斑窺豹”或者“盲人摸象”,根本不能做到為所欲為或者隨心所欲,科學技術(shù)的進步和新產(chǎn)品的發(fā)明,有巨大的偶然性,對比人類已知自己有的600萬歷史而言,絕大部分時間人類的科技狀態(tài)是止步不前的,茹毛飲血占比了絕大部分時間。
電池是一種特殊能源技術(shù),如果把燒柴火理解成人類第一次利用大自然能源的行為,人類開始用火也不過是100萬年前左右的事情了。而后很漫長的歲月里邊,人類一直只是使用了木頭和動物油來作為能源的核心,中國使用植物油的記錄是北魏,也不過是1000多年歷史而已,有了植物油這種可持續(xù)穩(wěn)定的能源,人們才可以利用它來讓更多人在晚上讀書學習和工作交流。
燧木取火和擊石取火依賴于某些杰出的發(fā)明家在偶然時候觀察到一些產(chǎn)生火花的現(xiàn)象,然后琢磨和研究出來一些取火的方法,說明科技的進步,并沒有絕對的規(guī)律可言,很多時候依賴于某個天才和一些偶然現(xiàn)象,電池的發(fā)明也不例外了。醫(yī)生伽伐尼的手術(shù)刀碰到青蛙腿,發(fā)現(xiàn)它會抽搐,物理學家伏特仔細研究了這種現(xiàn)象,認為電產(chǎn)生于不同的金屬和潮濕環(huán)境里邊,從而發(fā)明了電池,一直到今天,我們使用的電池和伏特發(fā)明的電池原理本質(zhì)上并沒有什么區(qū)別,都是氧化還原反應,讓正離子從負極在電池內(nèi)部流向電池正極,陰離子在電池內(nèi)部從正極流向負極,而電子從負極經(jīng)過外部電路流向正極。伽伐尼發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象是1792年,離今天不過200多年的時間而已,如果沒有他留意這個現(xiàn)象同時總結(jié)發(fā)表出去,或者沒有天才的伏特生活在那個年代,也許電池的發(fā)明時間就會推后很多了。
實際上,不僅僅是電池進步緩慢,我們今天使用的菜刀,水杯,柜子等機械類產(chǎn)品,進步同樣都是緩慢的,只是電子產(chǎn)品和互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展,讓我們誤以為任何產(chǎn)品都可以快速進步的,互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展思維,并不適合到一些基礎行業(yè)里邊了。
電池產(chǎn)品特點決定了它只能一點點發(fā)展
而這兩百多年來,從最初的伏特電池堆,到今天常見的鉛酸電池,似乎已經(jīng)是科技史上的漫長歲月,電池依然利用了金屬等材料來進行氧化還原反應實現(xiàn),至多是材料上改進了一下,增加了電可充功能,相當于把化學反應逆變過來而已。而伏特是1800發(fā)明伏特電池堆,一直到1859年,一個叫普蘭特的法國人才發(fā)明出來鉛酸電池,超過了半個世紀的時間,這種電池是可以充電的,所以被稱之為蓄電池,后來被很多科學家改良后一直使用到今天,我們的電瓶車基本上都使用了這種電池。而后來的故事大家都似乎知道了,1910年大發(fā)明家愛迪生改進發(fā)明了可充電的鐵鎳電池,實際上1887年還有一個英國人叫赫勒森發(fā)明了干電池出來,鎳鎘電池在1947年被Neuman發(fā)明出來。早在1976年,鎳氫電池就PhilipsResearch整出來,但是一直等到1990年左右鎳氫電池才被商業(yè)化生產(chǎn)了。實際上,鋰電池在1912年就已經(jīng)被GilbertN-Lewis研究了,但是一直等到1991年,索尼才開始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池,一直到今天,我們還在使用類型的鋰電池,并沒有太大改進了。
可以看出,電池的技術(shù)發(fā)展,一直都是比較緩慢的,動不動就是幾十年甚至上百年,雖然有些形式的電池很早已經(jīng)發(fā)明出來了,但是改進穩(wěn)定應用都是很多年后的事情。它利用了化學反應來實現(xiàn)電能的儲藏和利用,本身化工類的東西,就屬于慢熱的領域,要有基礎性的理論突破才可以突飛猛進的,否則只能一點點來啃骨頭了。
以前我們對電池技術(shù)沒有太在乎,所以一直以為是近幾年電池發(fā)展進入瓶頸了,實際人家這款產(chǎn)品,一直都是在慢慢進步和往上的,只是以往我們沒有那么在乎電池的容量和充放電時間,因為以往的產(chǎn)品,并沒有需要用到很大容量的電池。
想想上個世紀90年代末期,手機只是用來通一下電話而已,功耗并不高,現(xiàn)在的手機已經(jīng)是一個移動端的電腦裝置,功耗非常厲害。而我們還指望電池去取代發(fā)動機和燃油,要知道汽車的功率動不動就是上百千瓦的,而電池的原理設計并沒有太大的改變,要想短期內(nèi)進步,恐怕非常困難的,除非又出來一個伏特之類的人物,而且要碰上“青蛙腿”偶然事件,否則我們還是不要期望電動汽車能夠彎道超車內(nèi)燃機汽車的。
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