科学家开发出首款可食用充电电池,究竟是怎么一回事?

还在为电池的寿命问题而烦恼吗？最近透露的消息可算是电动车人的福音了。可在3分钟内充满电，使用寿命可达20年的电动车新电池来啦，并且研发者宣称5年内就会应用在新车上，实现小规模生产，这可是近期电动车人最关注的消息了！据消息报道称，一种“改变游戏规则”的电动汽车新电池，可以在短短3分钟内充满电，并且电池的使用寿命长达20年，发明者称可以很快应用在新电动车上。值得一提的是说，李鑫研发的锂金属电池对于世界各国电动车的发展、对于新能源领域的发展都算是一个极大的突破，这也就意味着美国未来将拥有更多的锂电池与新能源
科学家开发出首款可食用充电电池究竟是怎么一回事，跟随小编一起看看吧。

大家还在为电动车续航问题而糟心吗？还在为电池的寿命问题而烦恼吗？最近透露的消息可算是电动车人的福音了。

可在3分钟内充满电，使用寿命可达20年的电动车新电池来啦，并且研发者宣称5年内就会应用在新车上，实现小规模生产，这可是近期电动车人最关注的消息了！

“改变游戏规则”的新电池有多厉害？

据消息报道称，一种“改变游戏规则”的电动汽车新电池，可以在短短3分钟内充满电，并且电池的使用寿命长达20年，发明者称可以很快应用在新电动车上。

动力电池作为新能源电动车的主要动力来源，是整车中最重要的系统，占整车成本30%-40%，其地位相当于燃油汽车中的发动机——电池的好坏，直接决定了新能源电动车的品质。

然而，新能源电动车导致的安全事故，以及冬季续航不给力等情况时有发生，使得很多人对于新能源电动车的未来发展并不看好，原因主要是新能源汽车续航里程、动力电池安全性、充电便利和电池回收这四个问题。

但其实，这些问题的产生都在于动力电池不足。所以，新能源电动车未来代替燃油车、满足市场真实需求的产物，关键在于能否解决动力电池的问题。

最近，美国一家科技初创公司Adden Energy目前在新电池研究上面已经获得了专利技术，并且获得各公司资助的515万美元。根据相关报道，该团队在实验室的电池原型已经实现了3分钟的“快充”速度，其使用寿命期间可以支撑20年。

相比于现在的锂离子来说进步了很多，现在的电池基本上只能支撑7到8年，还会随着时间的延长加快电池的消耗。

而锂电池为何会逐渐损耗和起火，要从其三个主要的组成部分开始讲起了。

这三个部分分别是：阳极、阴极和电解质。电解液可以很好地将阳极和阴极分开，并在两极之间来回移动电流。而锂离子电池在充电时就是把锂离子从阴极转移到阳极。

但是如果电池的阳极是由锂金属制成的话，电池表面会形成针状结构，这些结构像会像树根一样生长到电解液中，打破阳极和阴极之间的平衡，这也很有可能导致电池起火，从而发生紧急情况。

为了克服这一个最大的问题挑战，李鑫和他的主创团队就设计不同寻常的一款电池，在电池的阴阳极中间夹架上不同属性的很多层材料，不同层材料有具有不同的稳定性。

通过这样的结构和材料设计，在树枝状物损害之前就能阻止了它们的生长，把危急情况发生的可能性降到最低。

通过创新工作的展开研究发现，这种新的固态锂金属电池可以将电动车的寿命提高到与汽油和柴油车相当的长度，也就是说基本上20年以内不需要考虑更换电池的问题。

这也说明锂金属电池在相同的体积下能容纳更多的能量，并且只需很短的时间就能充电。这也是新电池研发中最大的一个优势所在。

这也是新电池未来发展的一大趋势：能量密度和充电速度密切相关，密度越高充电速度也越快。而安全性和成本挂钩，安全性越强所需的成本也越低。所以未来的电池产品类型和研究将逐步向全锂电池发展，未来十年以内应该能完成商业量产。

主创人员——华裔科学家李鑫

Adden Energy公司是由李鑫与威廉·菲茨休和叶璐菡于2021年共同创立，这个团队里的成员都是李鑫在哈佛大学实验室的研究生，对新电池技术的研发有着深入的了解。而作为电动车新电池研发团队的主创人员，李鑫可以说是吃尽了苦头终于能够“苦尽甘来”了。

李鑫的这家初创公司最开始给自己定的目标是缩小电池所占的规模，然后就是希望在未来三到五年内实现全面的汽车电池。经过前几年的发展，目前他们公司已经成功研发“快充”电动车电池。

在李鑫的团队中，他们在实验室已经完全实现了3分钟的最快电池充电速度。他们在实验室原模型的成功，也引起了大众的关注和极高期待，李鑫透露说这款动力电池有望在未来的5年内实现小规模生产，可以预见的是，一旦这种动力电池问世，电动汽车的普及和发展将会被扫清障碍，燃油车的补能便利性优势和使用寿命优势将荡然无存。

值得一提的是说，李鑫研发的锂金属电池对于世界各国电动车的发展、对于新能源领域的发展都算是一个极大的突破，这也就意味着美国未来将拥有更多的锂电池与新能源优势。

但是，也有一个坏消息，就是这一电池技术是美国独享的，又让美国在新能源动力这一部分占据世界第一的位置，对我国的技术能源发展尤其不利。

美国长期对我国“卡脖子”，给我国的发展路上带来了许多阻碍。如今我国的锂电池优势也被美国急速追赶上来了，而且还是由华裔科学家成功研发的，这实在是让人有点难以接受。甚至可以说卡住我国“脖子”的那只手就是华裔群体。本该报效祖国却转身为美国效力。

这也是由于美国科研实验室非常多，而且多数都是在世界上具有领先地位，另外技术人才的待遇好，高精尖人才就更是丰厚，还有硅谷这样的高科技事小基地，更是吸引高端人才，留住高精尖人才为他们开发研究。

但是这一现状实在令人遗憾，我们也应该反思为何留不住人才，毕竟科学家也是人，也很注重待遇与科研环境。

我们能做的就是赋予他们自主权，提供更多的发展机会，充分发挥潜能，让他们控制更大笔的预算和管理更大的团队，加速他们成才并且保持高度的自由。

虽然目前消息宣传3分钟能充满电，但是还没有大量投产出来，所以也有很多人对此保持怀疑态度，认为这是一项还在研究阶段的快速充电的锂电池全新技术。

类似于该项快速充电的各种电池技术不断见诸各种报端和多种媒体。大多处在实验室阶段，严格点说都是概念性电池，并没有得到大面积推广和使用，更没有形成大规模量产。

因此，我们对该项新能源快速充电电池技术最好是抱着谨慎的态度，不要将所有期待压在上面，毕竟“希望越大失望也越大”。

然而，在电动车领域，技术是第一位起决定性力量的，眼里只有市场，没有核心技术，将会很快被淘汰！只有不断以新技术研发新产品，给大众提供更加便利的服务，才能获得更长远的发展。我们也期待在不久的将来能实现电动车的快速充电，出门再也不用担心充电续航问题！

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要说最近最受关注的科技新闻，恐怕就是早前一夜之间引起全网热议的“超导技术”了。在美国物理学会的会议上，一位名为Ranga Dias的物理学家发表了一份研究报告，声称自己的团队在实验室中发开发了一种新的材料，并实现了常温超导。

据这个来自罗彻斯特大学的团队使用氢、氮和镥三种元素构成的超导体在大约10kpa压力下实现了约21摄氏度室温条件下的超导电性。

这一报告不仅在会议现场引起了骚动，更在全球各领域引发热烈讨论；从技术到经济多个领域都将其视为人类科技的一次历史性突破。

也许有的小伙伴会感到疑惑：这超导技术到底是个什么东西？这技术有突破，到底能带来什么好处？

接下来，教授就以自己对超导技术浅薄的认知，跟大家聊聊这种前沿科技。

首先，咱们先来了解一下超导。

当年咱们上学学物理的时候肯定都会学习到“电阻”这个概念，也就是说当电流在电线等材料内流动的时候，都会受到一定的阻力。

电阻的存在会让电流在通过导电物质的时候损失一部分能量并转化为热量，从而导致电量在传输的过程中发生损耗。这就像咱们吃海鲜的时候鱼鳞和内脏总是需要去掉的，最终吃到嘴里的分量跟买回来的分量是不一样的。

因此电的输送距离越长，过程中的电量损耗就越多。

所以长距离的电力输送都需要配合超高电压以及大量的变电站以缩短单程输电距离来相对减少电能衰减带来的麻烦。

但是在超导状态下，电流在物质中的流动就不会受到阻力干扰，也就是说这时候电阻是0了，传输的过程也就不存在电量损耗的问题，吃到嘴里的跟买回来的一样多！

超导对于电能的生产、输送和应用都有着改变世界的价值，世界各国的科学团体都在努力研究这项技术。

不过，要想实现超导，以目前人类掌握的技术水平还非常困难。

其实在材料方面，人类早早就发现了很多具有超导潜力的材料，比如早在1911年就发现能够进入超导状态的汞，以及近几年经常会被提及的石墨烯，还有锡、铅等等。

然而，虽然人类已经发现了很多能够实现超导效果的材料，但它们在普通环境下可没有超导特性；要想让它们进入超导状态，往往需要先给它营造一个合适的环境。

目前主要的方式就是降低温度，比如零下196度以下的超低温环境。

就是这种夸张的低温条件要求，导致超导技术基本上被局限在实验室里。如今科学家们对超导体应用的研究最多能够实现“高温超导”，而这个高温是什么概念呢？只要温度不低于零下196摄氏度，那就算高温了。

大家想想，一般情况下怎么可能实现这么夸张的低温环境嘛，就算有，那也得用上价格高昂的大型专业设备和制冷材料才可实现。

比如已经在某些核磁共振仪器中投入使用的超导技术，一个小小的超导线圈，每次使用前都得耗费大量的液氮等超低温材料使其中的超导体“进入状态”，大规模量产和普及使用的可能性极低。

但这一次罗彻斯特大学的团队说他们在21摄氏度的条件下就能实现超导了！这当然是一个引起全球关注的惊人发现。

试想想，昨天还得在零下近200摄氏度的超低温环境中操作的试验，今天吹着空调就能做了，这变化简直就像山顶洞人突然用上了打火机！

这意味着超导技术很可能真的会迎来巨大的变革，超导技术的大规模应用也成为可能。

而如今，汽车已经走上了电驱化的道路，假如常温超导技术真的能够实现，而且能够被大规模量产，它将会对汽车带来怎样的影响呢？

首先最显而易见的，当然就是充电速度的进步。

目前，为了提升纯电动车型的充电速度和整个电驱系统的工作效能，车企采用的方案大多主要是依靠提高电压；比如保时捷的800V高压系统就是其中的代表。

超高电压能够让充电速度加快、动力输出更强、动力更稳定。

但是在超导技术的加持下，由于没有了电阻，那么充电的电压首先就可以降低下来；而且由于充电过程中电量不会发生损耗，相同时间里能够充到电池里的电量也更多。

而且，充电线也不用像现在那样做得如此粗壮，实现充电设备轻量化，用起来更省力方便。

因此，充电跟加油一样快的梦想也许就能在超导技术的帮助下轻松实现，让纯电汽车用起来更加方便。

此外，由于超导状态下导电物质内部电压为0，电量在流动过程中不会出现损耗，因此电池里存储的电量就能够完全被用于驱动车辆，让纯电汽车的续航里程大幅提升。

但更重要的是，超导状态下的0电阻意味着电能不会在传输过程中产生热量！这意味着超导条件下的电池和电驱系统不需要担心充电与使用过程中发出热量的问题。

这不仅能让纯电汽车的冷却系统得到大幅度简化，从而让纯电车减重；同时，电池都不发热了，热失控的着火的风险自然也降低了不少。再者，由于超导环境下能够用更低的电压实现同等的工作效果，电压的降低也能对安全性提升带来帮助。

此外，超导状态还会让材料的抗磁性大幅增加，超导线圈产生的磁场将远大于当前普通线圈产生的磁场。这就意味着使用超导线圈的电机可以在超小的尺寸中实现巨大的功率输出，同时由于电阻已经“归0”，能量损耗也没有了，能耗更低。

同时，超导线圈的磁场强度提升也将导致发电功率的大幅提升；如今我们常说动能回收系统只能帮你在驾驶过程中回收很少的电能，可谓杯水车薪；但是在超导技术的帮助下，动能回收系统的发电效率将会呈现数量级上升的态势，让动能回收系统真的能够帮助用户把花出去的电都给“转回来”。

也许在那个时候，充一次电就能跑一个月了。

也许上述这几种使用场景还属于幻想程度比较高的类型，但有的“超导”技术已经被车企或者供应商列入了发展目标。

比如广汽集团，虽说超导技术尚且未能被应用到汽车身上，但是他们将如今常见的超导材料石墨烯用到了正在研发的新款电池中。

据悉这款自2014年就开始研发的石墨烯电池能够带来超快的充电速度，在测试时只需8分钟就能将电量充到85%。无论这个过程是从10%的电量开始还是从0%的电量开始，它都已经完全超越了目前在售纯电车型普遍都要30分钟的充电速度。

由此可见，虽然这款电池还不算真正意义上的“超导电池”，但在石墨烯这种具有超导潜力的材料加持下，电池性能也依然可以得到提升。

此外，作为目前世界上最大电池巨头之一的宁德时代，在去年也曾宣布正在研发超级快充技术，目标是最快5分钟就能将电池电量充到80%。

而这项超快充技术涉及的内容就包括超电子网、快离子网、多级耳、高孔隙隔膜以及超导电解液等技术。

不过这里的超导电解液并不是真正意义上的“超导”液体，而是一种拥有超强运输能力的电解液，可以通过大幅提升锂离子在液相和界面的传输速度，提升电池的充电速度。

可以看出，其实目前“超导”在现实汽车产业层面的应用仅限于其中的部分材料或理念。

随着常温超导实验报告的发布，超导技术在汽车身上实现应用就有希望了······吗？

让我们再回到这个研究团队发布的“常温超导”研究结果，虽说教授看不懂其中的大量图表和数据到底代表什么意思，但可以明确的是他们成功让实验材料的电阻降到了0，符合超导体的特征。

然而，实现这一超导状态的试验条件可不只是常态室温21摄氏度，还有一个非常重要的数据：高压。该团队的数据显示实现这一次超导试验所需的压力条件是1GPa，换算成比较容易理解的术语就是大约一万个标准大气压的高压环境。

那么1万个标准大气压又是怎样的概念？

前段时间教授试驾的丰田氢燃料电池车Mirai，它采用的高压储氢罐最大压力为70MPa，大约相当于700个标准大气压，是普通液化石油气罐的数十倍。

就那玩意儿，已经有许多网友表示那是“移动炸弹”，对其安全性发出了多种质疑。且不论1万个标准大气压到底能不能在一辆汽车身上实现，就算可以，那安全性问题岂不是比高压储氢罐大得多？

而且，这个科研团队其实并非首次发布此类实验报告；比如之前这个科学团队就曾经宣称自己成功合成了金属氢，但是当别的科学团队表示想看这块神奇的金属氢的时候，他们说因为保存不当，金属氢没了~~~

又或者是他们此前曾声称在270GPa高压条件下让一种氢化物进入了常温超导状态，但别的科学研究团队照着他们发表的报告去做，结果都不能做出相同的效果。

因此，在这一次1GPa的常温超导实验被其他科研团队复现之前，教授都会对Ranga Dias和他的团队发布的这个惊天科研成果保持一种怀疑态度。

再说了，1GPa的超高压力，也不是咱一两年内甚至10年内就能量产出来的技术水平，短期内应该还是不会对我们的日常生活方式带来什么改变。

不过，技术水平虽然拖慢了前进的速度，但梦想总归是要有的，正如息影多年的关继威无论如何也不会想到自己刚一复出就拿到了小金人一样，谁又能保证咱们有生之年不会开上5分钟就充满电，充一次电跑一个月的超导汽车呢？