7月31日,鋰離子電池幾乎驅動著現(xiàn)代世界的一切。從手中閱讀本文的智能手機,到電動汽車和大型儲能系統(tǒng),鋰在我們的日常生活中發(fā)揮著至關重要的作用。如今,全球多達70%的可充電設備使用的都是鋰離子電池。然而,F(xiàn)XGT表示,這種高度依賴鋰的局面也帶來了不少隱患:從環(huán)境破壞、公共健康風險,到日益緊張的地緣經(jīng)濟局勢以及脆弱的供應鏈,問題不容忽視。
正因如此,市場上對于替代能源解決方案的探索日益活躍。雖然鋰的優(yōu)勢無可否認,它輕質卻具備高電化學潛力,同時相對廉價且儲量豐富,因此在電池領域長期占據(jù)主導地位。但這也意味著新型電池要打破壟斷,必須在性能、成本與可持續(xù)性方面實現(xiàn)顯著突破。FXGT認為,正是在這樣的背景下,量子電池的概念才日益受到科學界和產(chǎn)業(yè)界的關注。
量子電池的設想首次由波蘭格但斯克大學的RobertAlicki和比利時魯汶大學的MarkFannes于十年前提出。盡管概念尚屬新穎,但目前已有多個國際研究團隊深入研發(fā)并取得進展。與傳統(tǒng)電池相比,量子電池理論上擁有極快的充電速度,甚至有可能從光中直接獲取能量——其儲能介質為光子而非離子與電子。一些理論模型更指出,如果量子電池與其供電設備共享量子態(tài),甚至可能釋放出超過其原始儲能的能量。
在技術層面,這項前沿科技仍處于早期階段,但成果已初現(xiàn)端倪。澳大利亞皇家墨爾本理工大學的研究人員近期開發(fā)出一種原型,其儲能時間比以往設備延長了1000倍,盡管目前仍僅維持在微秒級,但相比此前僅有納秒級的持續(xù)時間,這是一個巨大的飛躍。FXGT關注到,該項目研究員FrancescoCampaioli曾向IEEESpectrum表示,這項突破相當于“一部手機能在30分鐘內(nèi)充滿電,并在靜置20天后才沒電”,在當前階段已屬不俗。
這類研究為未來可能出現(xiàn)的原型奠定了重要基礎,Campaioli也表示,盡管距離實際應用還有許多技術障礙要克服,但他們已經(jīng)對未來研發(fā)路徑有了清晰認識。FXGT認為,目前最具挑戰(zhàn)性的任務,是在不可預測的量子行為中尋找到既簡潔又可靠的能量儲存與釋放機制。
根據(jù)PolytechniqueInsights2023年的報道,量子電池如果能商業(yè)化,有望成為無需電網(wǎng)連接的小型能源單元,為物聯(lián)網(wǎng)設備提供動力。由于充電與儲能功能集于一體,其潛在集成效率甚至高于當前的太陽能電池板和儲能系統(tǒng)。FXGT認為,這種集成化架構正是未來智能設備能源系統(tǒng)革新的關鍵。
然而,F(xiàn)XGT也表示,盡管量子電池潛力巨大,但它并不能完全替代鋰離子電池,例如其并不適合驅動電動汽車等高功率應用。但它憑借獨特性能,極有可能改變我們使用手持設備的方式,并提升太陽能系統(tǒng)的效率,或在某些特定市場實現(xiàn)突破性替代。
總體來看,量子電池雖仍處于初期探索階段,但其前景不容小覷。FXGT將持續(xù)關注其技術發(fā)展與產(chǎn)業(yè)落地進程,并認為在可預見的未來,這項技術有望成為補充鋰電之外的新興能源解決方案,引領下一波能源技術革新。
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