陳嘉祥

7月31日，鋰離子電池幾乎驅(qū)動著現(xiàn)代世界的一切。從手中閱讀本文的智能手機(jī)，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(guān)重要的作用。如今，全球多達(dá)70%的可充電設(shè)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(fēng)險(xiǎn)，到日益緊張的地緣經(jīng)濟(jì)局勢以及脆弱的供應(yīng)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(rèn)，它輕質(zhì)卻具備高電化學(xué)潛力，同時(shí)相對廉價(jià)且儲量豐富，因此在電池領(lǐng)域長期占據(jù)主導(dǎo)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(shí)現(xiàn)顯著突破。FXGT認(rèn)為，正是在這樣的背景下，量子電池的概念才日益受到科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。

量子電池的設(shè)想首次由波蘭格但斯克大學(xué)的RobertAlicki和比利時(shí)魯汶大學(xué)的MarkFannes于十年前提出。盡管概念尚屬新穎，但目前已有多個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)深入研發(fā)并取得進(jìn)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(zhì)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(shè)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(shù)層面，這項(xiàng)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(xué)的研究人員近期開發(fā)出一種原型，其儲能時(shí)間比以往設(shè)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(shí)間，這是一個(gè)巨大的飛躍。FXGT關(guān)注到，該項(xiàng)目研究員FrancescoCampaioli曾向IEEESpectrum表示，這項(xiàng)突破相當(dāng)于“一部手機(jī)能在30分鐘內(nèi)充滿電，并在靜置20天后才沒電”，在當(dāng)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(chǔ)，Campaioli也表示，盡管距離實(shí)際應(yīng)用還有許多技術(shù)障礙要克服，但他們已經(jīng)對未來研發(fā)路徑有了清晰認(rèn)識。FXGT認(rèn)為，目前最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，是在不可預(yù)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(jī)制。

根據(jù)PolytechniqueInsights2023年的報(bào)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(shè)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(dāng)前的太陽能電池板和儲能系統(tǒng)。FXGT認(rèn)為，這種集成化架構(gòu)正是未來智能設(shè)備能源系統(tǒng)革新的關(guān)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(qū)動電動汽車等高功率應(yīng)用。但它憑借獨(dú)特性能，極有可能改變我們使用手持設(shè)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(shí)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(guān)注其技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)落地進(jìn)程，并認(rèn)為在可預(yù)見的未來，這項(xiàng)技術(shù)有望成為補(bǔ)充鋰電之外的新興能源解決方案，引領(lǐng)下一波能源技術(shù)革新。