2007 년 1 세대 아이폰부터 20 17 년 말까지 휴대전화 사용 시간은 10 년 만에 6 시간에서 10 시간 이상으로 늘었고, 배터리 업계는 휴대전화의 다른 부품들의 발전 속도보다 훨씬 뒤처졌다. 사람들은 항상 무거운 충전보를 휴대해야 한다. 반면 과학연구 분야에서는 배터리 성능 돌파에 대한 밝은 뉴스가 빈번히 나오고 있다. 예를 들어 한 고교 연구팀이' 충전 5 초, 통화 2 시간' 의 배터리 돌파를 달성했다. 잠깐, 그럼 우리는 이 뉴스들을 어떻게 생각해야 할까요? 이 연구실들의 과학적 돌파구가 실제로 우리 일상생활의 전자제품에 어떤 변화를 가져올 수 있을까? 이번 위성 발사의 새로운 발전은 어떤 배터리 기술입니까? -응?
20 17 12 15 절강 대학교 고분자 과학 공학과의 뛰어난 팀이 새로운 알루미늄-그라핀 배터리를 개발했습니다. 관련 논문' 250,000 회 순환수명을 가진 초고속 전천후 알루미나-그래핀 배터리' 가 과학진보에 발표됐다. 1 저자는 팀의 진호 박사다. 이 배터리는 영하 40 도에서 120 도까지 섭씨 영하 40 도에서 작동할 수 있어 고온과 내한성이 뛰어난 것으로 알려졌다. 이 새로운 배터리는-30 C 환경에서 1000 회의 충전 및 방전 성능을 달성할 수 있으며100 C 환경에서는 45,000 회의 안정적인 순환을 달성할 수 있습니다. 이런 새 배터리는 여전히 유동적이다. 10000 회 구부린 후에도 용량은 완전히 그대로 유지되며, 코어가 화염에 닿아도 불이 폭발하지 않습니다. -응?
배터리는 고온에서 정상적으로 작동할 수 있다. 2 개의 연결된 배터리는 LED 조명 세트를 밝힐 수 있습니다. -응?
이런 배터리의 양극은 그래핀 박막이고 음극은 알루미늄이다. 두 개의 배터리를 연결하면 LED 조명 세트를 켤 수 있습니다. 테스트 결과 그라 핀 양극의 비 용량은 120mAh/g (밀리암페어 시간/그램) 에 달했다. 한 번에 충전방전을 순환으로 하면1..1초 안에 충전할 수 있지만 1 1mah/g 의 역비용량. 스마트폰이 이런 배터리를 사용하면 하루에 10 번 충전해도 거의 70 년 동안 사용할 수 있다. -응?
새 배터리가 너무 강하지 않나요? 사실은 ...?
위의 설명을 보면 이 새 배터리가 너무 대단하다고 생각하지 않나요? ! 하루빨리 양산할 수 있기를 바랍니다. 빠른 시일 내에 우리 핸드폰에 쓰겠습니다. 육중한 충전보를 빨리 버리자? 하지만 실제 상황은 어떤가요? 이 발명의 유래를 먼저 말하다. -응?
20 15, 스탠퍼드대 다이홍걸 연구팀이 네이처 잡지에 그들의 연구 성과를 발표했다. 양극은 고온분해흑연 거품으로 만들어졌으며, 처음으로 고비용량, 긴 순환의 알루미늄 이온 배터리를 실현했다. 이에 영감을 받아 저장대 고조 교수의 연구팀은 그래핀 박막으로 알루미늄 전지의 전극을 만들려고 시도했다. -응?
스탠포드 대학에서 개발한 알루미늄 이온 배터리와 배터리의 음극 재료. -응?
"배터리의 성능은 양극과 음극 사이에서 전자와 이온의' 작동' 상태에 따라 달라집니다." 이 연구팀의 책임자인 고조 교수는 전극 재료가 가능한 많은 전자와 이온이 원활하게 작동하거나 신속하게 해당 위치로 돌아갈 수 있도록 허용해야 한다고 말했다. 충분한 도로나 도로가 혼잡하지 않으면 성능이 영향을 받습니다. -응?
1 년 반 동안의 탐구와 축적을 거쳐, 뛰어난 팀은 그라핀 정극 재료인' 3 고 3 연속' 의 설계 원칙을 제시했다. "3 고" 는 현미조직의 높은 품질, 높은 취향, 높은 다공성을 말합니다. "3 연속" 은 거시구조에 연속 전도성 네트워크, 연속 이온 전송 채널 및 연속 이온 삽입 채널이 있음을 의미합니다. 원칙적으로 이 설계는 알루미늄-그라핀 배터리의 성능을 한 단계 끌어올렸다. 그동안 알루미늄 배터리의 비용량은 60mAh/g 정도를 맴돌았고, 재충전을 반복하는 횟수도 천 번 이내였다. -응?
충전전지계의' 태산북두'-리튬 이온 배터리?
현재 상업에서 가장 흔히 볼 수 있는 충전배터리는 리튬 이온 배터리이다. 리튬 이온 배터리의 개념은 미국의 M.S.Whittingham 교수가 1970 년에 제안한 것으로, 일본 아사히화주식회사의 길야 아킬라 팀은 199 1 에 있습니다. -응?
비교적 안정적인 성능이 현재의 일반적인 사용 시나리오를 만족시킬 수 있지만, 금속 리튬은 비싸고 활발한 희귀 금속이다. 이것은 리튬 배터리의 비용이 매우 우호적인 수준으로 떨어지지 않는다는 것을 의미한다. 동시에, 리튬 배터리의 많은 특수한 경우의 안전 위험은 어쩔 수 없이 우리의 중시를 불러일으켜야 한다. 항공공업은 리튬 배터리의 휴대와 탁송에 관한 관련 규정이 비정상적인 환경에서 리튬 배터리의 안전 문제를 증명했다. -응?
이후 비용을 절감하기 위해 과학자들은 실험실에서 나트륨 배터리와 알루미늄 배터리를 개발했다. 그중 알루미늄은 지각에서 가장 풍부한 금속 원소로, 저렴하고 안전하며 배터리 제조에 이상적인 음극 재료이다. 하지만 여러 해 동안 알루미늄 배터리의 전반적인 성능은 여전히 리튬 이온 배터리와 수퍼 커패시턴스만큼 좋지 않았습니다. 알루미늄 배터리 기술의 핵심 문제는 알루미늄과 일치하고 효율적으로 작동할 수 있는 음극 재료를 설계하는 것입니다. 그래야만 뛰어난 전기 화학적 성능을 발휘할 수 있다. -응?
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지노 아키라 교수와 그가 실험을 위해 설계한 첫 번째 관형 리튬 이온 배터리 원형입니다. -응?
고조 교수는 현재 알루미늄 배터리의 정극이 용량, 출력 전압, 표면 부하보다 여전히 큰 상승 공간이 있으며, 에너지 밀도도 리튬 이온 배터리와 맞설 수 없다고 지적했다. 미래는 고전력 밀도를 유지하면서 에너지 밀도를 더욱 높여야 한다. 또한 현재 고전적인 이온 액체 전해질은 가격이 비싸서 더 싼 전해질을 찾을 수 있다면 알루미늄 이온 배터리의 상업적 전망이 더욱 넓어질 것이다. 비용 통제가 시장에서 받아들일 수 있는 수준이 아닌 한, 어떤 새로운 발명도 상업화하기 어렵다. -응?
리튬 이온 배터리 생산 공장 대형 코팅기?
녹색 배터리의 새로운 돌파구: 상업화에 최소 8 ~ 10 년이 걸립니까?
최근 20 년 동안 친환경 배터리는 새로운 에너지 산업의 핵심 산업으로서 사회 각계의 추앙을 받고 있으며, 정부가 투자를 늘리고 과학연구계도 열정이 고조되고 있다. 국제 최고급 정기 간행물' 자연' 과' 과학' 에 발표된 논문은 어떤 기술적 돌파구를 실현했다고 주장한다. 이 논문의 본질은 세계에 그들이 이미 새로운 배터리 재료를 개발하거나 어떤 중요한 이치를 발견했다고 선언하는 것이다. -응?
그러나 독자들은 실험실의 배터리 원형이 대부분 시계에 사용되는 단추 배터리와 비슷하다는 것을 알지 못할 수도 있다. 상업용 셀은 18650 이라는 배터리입니다. 리튬 이온 배터리의 원조인 일본 소니가 비용 절감을 위해 설정한 표준 리튬 이온 배터리 모델입니다. 여기서 18 은 직경 18mm, 65 는 길이 65mm, 0 은 원통형 배터리를 나타냅니다. 모바일 전원, 노트북, 테슬라 전기 스포츠카의 배터리는 모두 이런 배터리입니다. 이런 심지의 생산은 대형 전문 설비를 이용하여 먼지가 없는 밀폐된 공장 작업장에서 제작과 조립을 해야 한다. 실험실은 분명히 이 조건을 갖추지 못했다. 후속 연구에서 이온 액체 전해질의 대안으로 값싼 전해질을 찾을 수 있더라도 실험실의 배터리 원형을 상업화하여 각종 기술 세부 사항을 해결하는 데는 최소 8 ~ 10 년이 걸린다. -응?
18650 배터리 및 2032 버튼 배터리?
실험실에 대해 말하자면 고교와 국가실험실 외에도 기업 산하의 실험실도 중요한 위치를 차지하고 있다. 예를 들어, 1970 년대에 컴퓨터 혁명에 필요한 중요한 기술이 거의 모두 탄생한 지난 세기 세계적으로 유명한 미국 제록스 센터 실험실입니다. (빌 게이츠, 컴퓨터혁명, 컴퓨터혁명, 컴퓨터혁명, 컴퓨터혁명, 컴퓨터혁명, 컴퓨터혁명, 컴퓨터혁명) 당시 세계 최고의 컴퓨터 인재의 절반이 이곳에서 일했다고 한다. 당신은 매우 핍박적이라고 생각합니까? 잡스가 제록스 실험실을 방문했을 때 그래픽 사용자 인터페이스와 마우스를 처음 봤을 때 흥분해서 얼굴이 빨개져서 애플 컴퓨터에 사용했다고 합니다. -응?
사실, 이 기업에 소속된 중앙 실험실은 단순히 제록스만이 아니다. 더 유명한 것은 AT & amp； 에 속하는 벨 실험실입니다. T 회사 설립 이후 벨 연구소는 이미 27,000 여 건의 발명 특허를 획득했고, 평일당 평균 4 개의 특허를 획득했으며, 대부분의 국가보다 8 개의 노벨상을 수상했다. 하지만 여러 해가 지났지만, 우리 생활에서 실제로 사용되고 기억되는 것은 개인용 컴퓨터, 레이저 프린터, 마우스, 그래픽 사용자 인터페이스뿐이다. -응?
현재 배터리 산업의 발전은 양극 재료의 비율, 재료의 코팅 기술, 배터리 조립 기술 등과 같은 기업 내 마이크로혁신에 의해 추진되고 있습니다. -응?
솔직히 말하자면, 기업 과학 연구에 있어서, 왜 충분한지, 왜 그런지 알 필요가 없다. 기초과학 차원에서 명확하게 연구할 필요 없이 어떻게 해야 할지 알고 해결책을 찾는 것이 중요하다. -응?
확실히 과학과 기술은 별개의 일이다. 우리의 원시 선조들은 몽둥이로 석두 비틀어 보는 것을 알고 있었다. 이것은 기술이었다. 아르키메데스가 지렛대 원리를 제시할 때까지 기다리지 않아도 된다. 그것은 과학이라고 한다. 와트는 증기기관을 개선했고, 사용할 수만 있다면 기술이다. 먼저 알아낼 필요가 없습니다. 증기가 작동하는 원리는 무엇입니까? 그것은 과학이라고 합니다. -응?
과학 연구의 목적은 사회에 봉사하는 것이다. 정기 간행물에 발표된 모든 논문은 그 의미를 가지고 있다. 정기 간행물은 반드시 논문의 요약과 결론에서 그 의미를 명확하게 써야 한다고 규정하고 있다. 하지만 이러한 의미는 모두 엄밀한 전문 용어로 표현되어 있으며, 본 연구 분야가 아닌 연구자들에게는 이해하기 어렵고, 일반 비과학 연구자는 말할 것도 없다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 언론에서 눈길을 끄는 보도는 순전히 눈길을 끌기 위한 것이다. 다음에 이 표제당 뉴스를 보면 엔터테인먼트 뉴스로 생각하세요.