信息化時代電池技術(shù)改進(jìn)探討

李務(wù)欽

摘要：電池廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，但電池在某些方面進(jìn)行改進(jìn)后，可以更好地為生產(chǎn)、經(jīng)營和人們的生活服務(wù)。為此，提出電池技術(shù)改進(jìn)的四大猜想，以期實現(xiàn)技術(shù)突破。

關(guān)鍵詞：電池；技術(shù)；改進(jìn)；猜想

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.05.091

1問題的提出

自1800年伏特發(fā)明電池（最初稱為電堆）以來，電池在社會生產(chǎn)以及人們的生活的各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在最早的時候，電池也就是伏特制造的電堆是用金屬來產(chǎn)生電能的，伏特發(fā)現(xiàn)，將兩塊金屬的導(dǎo)線連接起來后會感到強(qiáng)烈的電流刺激，據(jù)此發(fā)明了世界上第一個電池，由于這個電池體積較大，因而人們也將之稱為“伏特電堆”。后來，人們不斷地對電池進(jìn)行改進(jìn)，不僅包括電池體積的改進(jìn)、外觀的改進(jìn)，更包括電池性能的改進(jìn)與電池技術(shù)的改進(jìn)。因而，在體積和外觀上，我們可以看到大型航天、航海等設(shè)備上碩大的電池，也經(jīng)?？梢钥吹叫〉结樠鄣碾姵?。在功能上，電池的即時充電即時應(yīng)用等功能使我們的生產(chǎn)、生活越來越便利。

隨著光電學(xué)和物理學(xué)的結(jié)合與發(fā)展，19世紀(jì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光照射到某些特殊的材料上會引起“光起電力”行為，這也構(gòu)成了太陽能電池發(fā)展的雛形。經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究，1883年，Charles Fritts制成了世界上第一塊太陽電池，從而使電池能源的來源得到了跨越式發(fā)展。半個多世紀(jì)后，1954年美國的貝爾實驗室誕生了世界上第一個太陽能電池，標(biāo)志著太陽電池技術(shù)的時代真正到來了。為最大可能地利用清潔低消耗的太陽能電池，人們對電池能源來源的探索一直沒有停止過。

再經(jīng)過百年世紀(jì)的發(fā)展，到20世紀(jì)50年代，美國發(fā)射的人造衛(wèi)星已經(jīng)可以利用太陽能電池作為能量的來源了。

金屬電池也好，太陽能電池也罷，這是指的電池能源的來源。事實上，不僅是在電池能源的來源方面，在其他方面，比如電池應(yīng)用的領(lǐng)域等方面，科學(xué)家始終在孜孜不倦地追求創(chuàng)新。不過，我們認(rèn)為，電池在某些方面改進(jìn)后可以更好地為生產(chǎn)、經(jīng)營和人們的生活服務(wù)。比如在汽車領(lǐng)域，眾所周知，近年來，動力電池作為電動汽車領(lǐng)域的新電池，是典型的磷酸鐵鋰電池。王立欣（2014）即指出了這種電池存在的諸多問題，比如電池的安全性問題，以及使用過程中的高效性和便捷性問題，目前在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)有多人指出這些問題已經(jīng)構(gòu)成了電動汽車發(fā)展的技術(shù)瓶頸。對于這一技術(shù)瓶頸，有專家提出了改進(jìn)的PNGV模型，重點針對動力鋰電池能量控制進(jìn)行改善，具體方法包括兩種，一是根據(jù)模型對電池荷電狀態(tài)（SOC）估計算法進(jìn)行改進(jìn)，目的是提高電池使用中估算的精度。二是在分析充電方案的基礎(chǔ)上，對充電多目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，目的是在提高充電深度的同時最大限度地縮短充電的時間。

在光伏電池領(lǐng)域，眾所周知，光伏電池具有很多優(yōu)點，最大的優(yōu)點則在于無需消耗燃料，但其最大功率點（MPP）的跟蹤控制一直是困擾生產(chǎn)和生活的難題，主要的問題在于跟蹤過程難以做到穩(wěn)定，以及電池的啟動特性差、精確度也不夠高，針對這一系列問題，有專家提出了改進(jìn)爬山法等方法。由此可以看出，電池技術(shù)的改進(jìn)是永無止境的。我們認(rèn)為，電池在某些方面改進(jìn)后可以更好地為生產(chǎn)、經(jīng)營和人們的生活服務(wù)。因而本文針對人們?nèi)粘Ｉ钪须姵氐木唧w應(yīng)用，提出電池技術(shù)改進(jìn)的四大猜想，并提出了改進(jìn)的建議，以期實現(xiàn)技術(shù)突破。

2電池技術(shù)改進(jìn)的四大猜想

2.1猜想一：提高電池的可伸縮性

這一猜想的提出主要是基于出行使用電池的方便。眾所周知，現(xiàn)在人們出行是習(xí)以為常的事，工作出差、旅行、探望親人……，都是在火車上或飛機(jī)上或輪船上度過的，短則幾小時，長則達(dá)到數(shù)日的時間。在這期間內(nèi)，手機(jī)是必備的通信工具，有些外出者為了娛樂或工作等原因還會攜帶IPAD、電腦等電子工具，這些工具的共同特點是都需供電才能使用。毋庸置疑，人們外出過程中是不能接通地面電源的，雖然現(xiàn)階段有些火車、飛機(jī)、輪船等交通工具上可能會有接電插座，但至少存在以下三個方面的不便。首先，插座的數(shù)量有限，需求的人太多，其次，由于這些插座大多安裝在比較隱蔽的位置，所以使用起來不太方便，再次，長途交通工具上的電源往往不穩(wěn)定，使用后會影響手機(jī)、IPAD、電腦等工具電池的壽命及后續(xù)的使用效果。因而最可靠的還是手機(jī)、IPAD、電腦等工具本身的電池，這就對手機(jī)、IPAD、電腦等便攜工具電池的可伸縮性提出了更高的要求。若能使這些工具的電池成為可伸縮的則相當(dāng)方便了。這樣的話，人們出行時就可將可伸縮的電池壓縮后裝到背包里，甚至裝到錢包里、衣兜里，需用時隨時拿出來用。為此，需用更具彈性的材料制作手機(jī)、IPAD、電腦等便攜工具的電池。

2.2猜想二：隨時顯示電量

眾所周知，手機(jī)屏幕是可顯示出剩余電量的，縱使手機(jī)使用時間長了之后剩余電量顯示結(jié)果不太準(zhǔn)確，如出現(xiàn)浮電量等，但在一般情況下，手機(jī)顯示出的電量

使用情況或剩余電量情況是給人們提供了很大的方便的，大大便于人們掌握何時充電，何時可以放心大膽地使用。遺憾的是，有些電器或工具裝了電池卻不能顯示電量，比如家用天然氣指示表所裝的電池，有時電突然用完了導(dǎo)致天然氣無法點燃，如果是凌晨或附近購買不到適用型號的電池，則極不方便。鑒于此，本文提出電池技術(shù)改進(jìn)的第二大猜想：所有的電池都可像手機(jī)電池一樣顯示出剩余電量。為此，只需安裝電量顯示屏即可。

2.3猜想三：接受太陽能充電

太陽能是最清潔、最廉價的能源，除了類似于倫敦這種多霧的城市外，絕大多數(shù)地方一年均有一半以上的日照天氣，而中國北方城市則全年接近90%的天氣為晴天。有專家指出，全世界目前太陽能利用率不到10%，據(jù)此提出電池技術(shù)改進(jìn)的第三大猜想：電池接受太陽能充電。這樣既能使在野外使用的電器能有充足的電供應(yīng)，也降低了生產(chǎn)電的成本。為此，首先需將電池生產(chǎn)為可充電電池，再在此基礎(chǔ)上將電池接入設(shè)計成可接受太陽能充電。

2.4猜想四：防水

電池不能進(jìn)水是眾人皆知的。即使有些廠家宣稱其電池可以防水，但其防水的要求相當(dāng)高，實際上也相對于無法防水，因為按照電池的原理，電的確是無法溶于水的。但有時可能由于各種原因使電池不小心進(jìn)了水。若能使水進(jìn)不了電池內(nèi)部或者水無法破壞電池，那么電池就可以實現(xiàn)防水了。為此，需精心選用電池外膜的材料并精心設(shè)計、精心制作。由于電池供電需正極與負(fù)極相對接，因而電池的兩極是防水的重點。

3結(jié)語

電池自面世200多年以來，給我們的生活帶來了極大的方便，但有時候在某些方面人們?nèi)云诖姵丶夹g(shù)的改進(jìn)，鑒于此，本文提出了電池技術(shù)改進(jìn)的四大猜想。本文的猜想其中有一部分是為了生活的方便，但有一部分則是出于生態(tài)保護(hù)。眾所周知，眼下環(huán)境問題正日益困擾著我們，能源的日益枯竭與生態(tài)的不斷惡化既破壞了現(xiàn)時代人們的身體健康，也透支著下一代甚至今后多少代后人的身體健康，生態(tài)與環(huán)境問題不僅受到高層的高度重視，也受到平民百姓的熱切關(guān)注。因而，今后電池技術(shù)的改進(jìn)應(yīng)以環(huán)境保護(hù)與生態(tài)保護(hù)為導(dǎo)向，注重新能源的應(yīng)用。