進入冬天,電動車車主就要開始苦惱了,有人甚至戲稱電動車為“電動爹”,主要原因是:電動車進入冬天,續航會大幅度下滑。
前段時間,某熱門車型車主表示:進入冬季,他的電動車續航里程由606公里變成了230公里,相當於打了3.5折。
世界範圍內各個國家和汽車廠家都認為電動汽車是未來趨勢,但是電動汽車發展的瓶頸在於動力電池問題,充電速度慢、續航里程焦慮。按照現在的發展趨勢,要全面解決動力電池問題,靠現有技術,難度還較大。
因此,廠家和消費者都在想象,如果有一種電池,既安全又有足夠電量,這樣就可以很好的解決電動汽車的瓶頸問題,而手機、相機等數碼產品的續航問題也一併解決了,聽起來似乎有點天方夜譚。
永續電池
不過,還真的有人想要把這個夢實現了。
2020年8月,美國加州的NDB公司表示:這並不是天方夜譚,他們開展了一個實驗,驗證了一種“無限能量”的納米金剛石電池。
這個電池基本上不需要充電,根據實驗室數據,這種電池可以使用2.8萬年,電池可以收集40%以上的電荷,這傢伙,哪裏是電池,明明是傳家寶。
金剛石電池概念
早在2016年11月,英國布里斯托大學卡博特學院,曾對外發佈一個新成果,斯科特教授表示,將閃閃發光的鑽石、核電站廢料組合一起,能夠形成一個無限能量電池,這種電池一旦商用,將徹底改變人類未來生活方式。
NDB公司實驗的原理,事實上與英國布里斯托大學一致,他們的目標就是要將該技術商業化,目前,實驗室結果已經初步驗證了該方案的可行性。
核電站啓發
這個無限能量的電池如此厲害,究竟是採用了什麼技術原理?
在瞭解納米金剛石電池原理前,先來了解下,核電站是怎麼運行的,核電站是核燃料在核反應堆中發生特殊形式的“燃燒”,產生熱量,使核能轉變成熱能,熱能讓水加熱,產生蒸汽。
相比傳統火力發電站,核電站優勢主要表現在以下兩個方面:
一是整個發電過程不會污染空氣,不會產生温室效應;
二是核燃料能量密度高,是傳統化石燃料幾百萬倍。
所以核電廠燃料體積非常小,一座1000萬千瓦的核電廠只要30噸鈾燃料,飛機一次就可以搞定。
當然,核電站也有缺點,就是核電廠產生的放射性廢料,處理難度較大,存在較大的安全隱患。
金剛石電池原理
納米金剛石電池正是運用了核電站的優點,利用了它的缺點。
在核電站當作廢料的放射性石墨,必須要小心翼翼封裝起來,一旦泄露,就會危及環境和人身安全,但是,現在就不需要擔心了,可以變廢為寶。
放射性石墨富含C-14反射性同位素,經過衰變釋放一個反中微子和一個衰變電子,將石墨提純後製作成微小C-14鑽石,當然,C-14鑽石也是有放射性的,這種鑽石結構與半導體和散熱器形狀相似。
當放射性C-14鑽石與金剛石的晶格相遇時,放射性C-14鑽石失去電子,而金剛石晶格得到電子,電流就這麼產生了,這也就是金剛石電池基本原理。
為了減小體積,科學家把放射性C-14鑽石放到金剛石內部,會得到更大的電流,這種電池效能高達100%。
斯科特教授形象的稱這個電池為三明治電池,放射性石墨做成的C-14鑽石,充當了三明治的火腿,而金剛石相當於三明治麪包。
解決輻射問題
不過,金剛石電池商用,還有讓人擔心的問題,那就是放射性C-14,是否會對人體產生傷害,甚至致癌。為此,斯科特教授也給出了嚴謹的解決方案,C-14外層的金剛石進行了特殊處理,其內部加有高能粒子,這個高能粒子可以有效防止輻射,相當於給金剛石電池穿了一身盔甲。
那這個輻射數字究竟有多大,科研人員打了一個比方,如果你坐在金剛石電池旁邊,身體接收的輻射,相當於你坐在香蕉旁邊身體接收的輻射,也就是説金剛石電池釋放的輻射,對人體的危害,幾乎可以忽略不計。
納米堆疊金剛石電池
如何提高電池容量,是擺在科學家面前的另一個難題,為了在儘量小的體積內,存儲更多電量,科學家採用了納米金剛石材料堆疊,配合一個微型集成電路板和一個小型電容器,這樣就可以實現收集、存儲和分配電荷。
很顯然,金剛石電池是無法充電的,NDB公司表示,一顆金剛石電池不僅不用充電,壽命也達到2.8萬年,可以説是無限壽命了。
這麼高的壽命主要是由於,C-14的半衰期是5730年,也就是5730年電量還有一半。
關於用途方面
NDB公司表示,由於採用了納米形式電池組,它可以做成任何形狀電池,包括目前常用的AA、18650、2170等各種尺寸電池。
金剛石電池的終極目標是任何消耗電量的設備,小到手機、可穿戴智能設備、心臟起搏器等,大到飛機、電動汽車、火箭等運輸工具。
雖然,鑽石電池目前還沒有正式商用,但是很多企業看到了鑽石電池的優點和前景,NDB公司目前已經簽約了第一批測試客户,這批客户都是在航空、航天領域的頭部企業。
NDB公司規劃兩年內上市低能耗版商業納米金剛石電池,低功率版將應用到智能家居、心臟起搏器等低功耗設備,高功率版本將在5年內正式上市,到時,電動車將正式告別“電動爹”的稱號。
寫在最後
納米金剛石電池一旦商用,其具有廣泛的使用用途,而且對於環境非常友好,畢竟目前核廢料依舊是一個非常棘手的問題,根統計,每年在處理核廢料上的投入超過數億美元,有了金剛石電池,可以將核廢料變廢為寶,一舉解決了核工業廢料處理問題,又可以提供“永續”清潔能源。