電池發展面面觀

    “電池不含在內”！

    可曾記得收到新玩具后，包裝盒側面這些字給你澆的冷水？長大以后，我們的高科技“玩具”變得愈加復雜而迷人。但驅動它們的電池工作原理卻沒有改變。

    果真如此么？

    智能電網（Smart grids）、混合動力車、可再生能源都是熱門環保技術，但在幕后，化學家和工程師們正致力于削減電池帶來的生態影響。近期羥基氧化鎳、橄欖石型磷酸鋰鐵、納米線等鎳、鋰電池化學技術方面的突破有望讓明日各種數碼產品放棄歷史悠久但問題多多的堿/二氧化錳AA電池。

    羥基氧化鎳(NiOOH或NiOx)電池已經面世數年，類似堿性電池，但采用基于鎳制負極以產生更高的電壓（1.7V，堿性電池為1.5V）。NiOx電池一般用于高功耗應用（比如數碼相機或便攜式游戲產品），據稱可以提供相當于堿性電池兩倍的壽命。但在遙控器等低功耗應用中，NiOx電池壽命與堿性電池相當。

    索尼近期首先將該技術的鋰離子電池變種商業化。該技術由美國研究人員開發，使用橄欖石型磷酸鋰鐵(LiFePO4)作為負極。索尼將新的負極材料與一種據說可以最大限度減小電阻的專利微粒設計技術相結合，實現了3.3V輸出、1800W/kg功率密度的可充電電池設計，擁有長使用壽命，在2000輪充/放電后仍保持80%初始容量。該電池擁有快速充電能力（30分鐘充至99%），并且在使用時維持穩定的放電電壓。

    該電池已應用于索尼公司的一些強力工具，并在實際應用中獲得正面反饋。

    最早的LiFePO4技術專利由得克薩斯大學的John Goodenough及其團隊于1996年取得。LiFePO4作為解決鋰鈷氧化物和鋰錳氧化物等鋰離子電池結構放電率低、循環壽命短問題的方案被設計出來。

    LiFePO4是一種高穩定性材料，科學家相信它可以被用于無數消費級應用，從手機和游戲產品的可充電電池到電動汽車等大型應用。（雪佛萊即將上市的Volt采用220芯鋰離子電池）。

    橄欖石結構讓LiFePO4的晶格變形比其它電池結構更小，帶來更好的放電過程。因此該材料的循環壽命極長，LiFePO4也顯示出極佳的存儲壽命。它還可以忍受氧化和酸性環境。

    電池安全性方面，LiFePO4的電池結構在300°C至500°C的極高溫度下仍可保持穩定，最高可以承受700°C。在這種極端溫度下，其它鋰電池會裂化甚至爆炸。

    LiFePO4的快速充電、長壽命特性明顯有助于環境保護。電動汽車采用LiFePO4電池也會獲得更長的充電后行駛距離，希望推出產品與Volt競爭的汽車廠商可能會感興趣。