智慧手機電池的未來：更輕更小充電速度更快

廣大的智慧手機用戶如今早已習慣了每晚睡前給手機充電，否則第二天的使用肯定會受到影響。由於鋰離子電池無法跟上智慧手機在螢幕尺寸和性能上的增長，很少有旗艦手機能堅持超過一天的頻繁使用。電池技術為何會成為智慧手機的短板？它在未來又能有多大的進步空間？

在目前智慧手機的可充電電池當中，鋰元素是存在於電解液而非陽極當中的，這也就限制了電池的能效和壽命。如果可以研發出鋰陽極，那我們的電池就能變得更輕、更小、更耐久，充電速度也會更快。

鋰離子電池的陽極目前都是由石墨製成的，科學家認為，這種材質的能力如今已經抵達了極限。矽和鋰金屬都是石墨的潛在替代物，還有一些研發團隊在觀察使用硫磺作為陽極的可能性。

但是，陽極材質的更換並沒有看上去那麼簡單，有的材質存在潛在的危險性，另外一些則只能堅持數百個充電迴圈。事實是，我們今天所使用的鋰離子電池實際就是現代科學目前的最高水準。

除了手機之外，這個問題同樣也在拖累電動輪船、汽車和飛機的發展。因為即便體積增大，鋰離子電池也並不十分效率。

至於電池技術下一步要如何發展，這個問題目前還難以回答。尖端領域的科學家正在嘗試當中不斷學習，這也就是為什麼每年都有許多超級電池技術的來了又去。

簡而言之，電池技術是一門非常複雜的學科，即便彙集了世界上最聰明的頭腦，但它的發展依然非常緩慢，我們也不會看到憑空出現的開創性電池項目。

在我們看到的許多有關電池技術突破的報導和文獻當中，都包含著某種化學調整，目的是在更長的時間內從相同的電池當中獲取更多的電能。這類小幅度的創新並不會吸引到多麼大的關注，但他們的重要性卻要比什麼柔性手機或者智慧手錶高得多。

Amprius就是一家正在研究這一問題的公司。由於在陽極當中加入了矽，他們所研發的電池可存儲的電能相比目前的電池提升了50%。

與此同時，加州大學河濱分校（UCR）的研究者正在使用納米級的創新材料來提升電池的壽命和體積，並縮短其充電時間。UCR在去年曾經介紹過一個非常有趣的項目：使用沙子將電池續航延長2-3倍。但這項技術目前仍處於初期階段，還有大量的研究需要進行。

Sakti3也是電池研究領域裡的一家知名技術公司。他們在最近因獲得了來自詹姆斯·戴森的投資而名聲大噪，但外界還並不清楚其技術的具體細節。有消息稱，Sakti3的技術會將電池內部的某些液態化學物質替換成固態的，從而達到能效的大大提升。

尋找平衡
即便科學家們在電池設計的某個領域裡取得了進步，但這可能會被該技術的其他層面所限制或否定，這也就是為什麼電池技術的發展會如此緩慢。在電池技術本身獲得任何實質性發展之前，我們只能通過提升軟體和硬體節能性的方式來延長續航。

不過微軟有另外一種思路。他們的研究團隊將智慧手機電池一分為二，並讓其中一塊負責突增的電能消耗，另一塊負責平時的使用。根據早期測試，這種方式可將續航能力提升20-50%。

新加坡南陽理工學院的研究者們也沒有閑著。他們最新研發的電池使用了二氧化鈦凝膠作為陽極，這種材質的變化雖然在提升續航方面的效果並不明顯，但卻可以大幅加快電池的充電速度，並增加它們可以承受的充電迴圈次數。

在未來至少2年的時間裡，我們依然需要每晚對手機進行充電，但世界上有大批的研究者都在想辦法提升電池的性能，並且他們已經取得了進步。

TechRadar