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標題: 電池技術革命的新方向，或許比想象的更簡單 [打印本頁]
作者: twq19810302 時間: 2023-2-10 11:12
標題: 電池技術革命的新方向，或許比想象的更簡單
對于如今的大多數消費電子產品來說，它們的問題其實在于“性能”與“能效比”這兩個指標，在進步速度上的不匹配。也就是說，雖然手機、電腦的性能和能效其實都在普遍提升，但由于性能進步的速度遠大于能效改善的速度，就導致了設備的功耗實際上還是在水漲船高，續航往往也普遍在縮短。
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% }% @& r& J3 O5 g* j: d那么，要如何才能真正改善設備的電池性能呢？針對這個問題，最近幾年各大廠商確實沒少下工夫。各類定制的、超高能量密度的電芯已是屢見不鮮，甚至一些更有“追求”的品牌還開始從底層技術下手，自研了電解液材料、正負極金屬配方、充放電的管理芯片等。
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然而，如果我們告訴大家，在普遍進行高技術力、大投入的電池相關研發背后，這些廠商很可能普遍忽視了一些更基本的、也更簡單的問題，大家會不會感到意外呢？
3 f% i3 H4 P1 J/ x老實說，我們感到挺意外的。因為就在近日，一篇來自加拿大達爾豪斯大學的相關研究論文指出，整個行業長期以來普遍在電池上使用的、看似不起眼的絕緣膠帶材料，很有可能才是這個問題的關鍵所在。
- M$ P$ A8 [ ?% L要解釋這個問題，首先需要知道，迄今為止的可充電電池普遍都存在著一種名為“自放電”的現象。也就是當電池完全沒在工作、正負極甚至沒有接通時，其內部的電量都會不斷減少，而且是明確可以探測到的、以“放電”的形式在減少。這與通常認為的，電解液自然變質之類的其他因素造成的容量衰退并不是一回事，而且程度要劇烈得多。
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顯然這并不正常，因為如果電池在放電，那就說明電路必然是接通的、電池里的電子在流動。但事實是，發生“自放電”的電池正負極根本是開路。難道電池不工作的時候，也能擊穿空氣、自己給自己通上電了不成？
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為了搞清楚這個過程中到底發生了什么，研究人員先是將幾組電池暴露在不同的環境溫度中，然后在一段時間后“解剖”了這些電芯。
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實驗中觀察到電池內部被染紅的電解液
- k: n( t5 S2 U& h% a結果令人大吃一驚，處在較高溫度環境下的電池中，內部的電解液發生了明顯的染色情況。其中比較嚴重的一些電池電解液更是變成了鮮紅色，而正常的電解液應該是無色透明的才對。
* Q0 D( k: {4 n- x N- b+ ]為什么電解液會染色？唯一的解釋，就是在高溫環境下電池內部的什么東西發生了分解，并侵入到電解液中、污染了它。在對變色的電解液進行化學分析后，研究人員很快就找到了問題的答案，那就是PET膠帶。
: Z9 l- B. `! B0 S如果你拆解過現代的一些電子設備可能會注意到，現在許多電池的電極都是通過焊接，或者纖細的插拔口與設備主板PCB進行連接。而為了讓這些脆弱的觸點和插口更加穩固、不容易因為沖擊（比如設備的碰撞、跌落）發生脫落，許多廠商都會在觸點外面覆蓋一層PET膠帶作為絕緣的固定措施。
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那些黃色的、覆蓋在電池外部和電池周邊電路板上的東西，就是PET絕緣膠帶
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沒錯，看到絕緣這個詞，相信大家都能理解，制造這種膠帶的PET（化學名：聚對苯二甲酸乙二醇酯）材質，本身當然是不導電的。但問題就在于，最新的研究發現，當PET膠帶受熱時會分解出一種名為“氧化還原梭”的物質，而“梭”類物質則有一個很大的特征，那就是它們本身會運載電子。
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于是乎，吊詭的事情就這么發生了。本該絕緣的膠帶卻分解出了能導電的產物，而這種與電子高度親和的物質，則會直接通過電池的正負極侵入其內部、并污染電解液。
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此時在電池的電解液內部，大量源自膠帶分解產生的氧化還原梭，實際上就相當于構成了一條聯通正負極的“內部回路”。它們會不斷地在正負極之間運輸電子，消耗電池內部的電力。而從外部看起來，電池就好像平白無故、在沒有接通的情況下發生了“自放電”。
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那么要如何解決這個問題呢？參與此次研究的助理教授邁克爾·梅茨格 (Michael Metzger)的表示，其實只需用“不會分解的穩定材料替代PET膠帶就行，這對于行業而言只不過是一件小事，但它絕對會給電池帶來改進”。
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5 g( a6 e' S5 c當然，他或許并不熟悉消費電子行業，所以這個建議其實還有一種實現方式。比如說，只要用別的方式（而不是膠帶）來實現電池正負極的固定，自然也會有相同的效果。舉個最簡單的例子，以前那些可更換的、直接卡在“電池倉”里的電池，它們其實就是那么做的。
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