信息化时代电池技术改进探讨

摘要：电池广泛应用于各个领域，但电池在某些方面进行改进后，可以更好地为生产、经营和人们的生活服务。为此，提出电池技术改进的四大猜想，以期实现技术突破。

关键词：电池；技术；改进；猜想

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.05.091

1问题的提出

自1800年伏特发明电池（最初称为电堆）以来，电池在社会生产以及人们的生活的各领域中得到了广泛的应用。在最早的时候，电池也就是伏特制造的电堆是用金属来产生电能的，伏特发现，将两块金属的导线连接起来后会感到强烈的电流刺激，据此发明了世界上第一个电池，由于这个电池体积较大，因而人们也将之称为“伏特电堆”。后来，人们不断地对电池进行改进，不仅包括电池体积的改进、外观的改进，更包括电池性能的改进与电池技术的改进。因而，在体积和外观上，我们可以看到大型航天、航海等设备上硕大的电池，也经常可以看到小到针眼的电池。在功能上，电池的即时充电即时应用等功能使我们的生产、生活越来越便利。

随着光电学和物理学的结合与发展，19世纪科学家发现光照射到某些特殊的材料上会引起“光起电力”行为，这也构成了太阳能电池发展的雏形。经过半个多世纪的研究，1883年，Charles Fritts制成了世界上第一块太阳电池，从而使电池能源的来源得到了跨越式发展。半个多世纪后，1954年美国的贝尔实验室诞生了世界上第一个太阳能电池，标志着太阳电池技术的时代真正到来了。为最大可能地利用清洁低消耗的太阳能电池，人们对电池能源来源的探索一直没有停止过。

再经过百年世纪的发展，到20世纪50年代，美国发射的人造卫星已经可以利用太阳能电池作为能量的来源了。

金属电池也好，太阳能电池也罢，这是指的电池能源的来源。事实上，不仅是在电池能源的来源方面，在其他方面，比如电池应用的领域等方面，科学家始终在孜孜不倦地追求创新。不过，我们认为，电池在某些方面改进后可以更好地为生产、经营和人们的生活服务。比如在汽车领域，众所周知，近年来，动力电池作为电动汽车领域的新电池，是典型的磷酸铁锂电池。王立欣（2014）即指出了这种电池存在的诸多问题，比如电池的安全性问题，以及使用过程中的高效性和便捷性问题，目前在科学技术领域和应用领域已经有多人指出这些问题已经构成了电动汽车发展的技术瓶颈。对于这一技术瓶颈，有专家提出了改进的PNGV模型，重点针对动力锂电池能量控制进行改善，具体方法包括两种，一是根据模型对电池荷电状态（SOC）估计算法进行改进，目的是提高电池使用中估算的精度。二是在分析充电方案的基础上，对充电多目标系统进行优化，目的是在提高充电深度的同时最大限度地缩短充电的时间。

在光伏电池领域，众所周知，光伏电池具有很多优点，最大的优点则在于无需消耗燃料，但其最大功率点（MPP）的跟踪控制一直是困扰生产和生活的难题，主要的问题在于跟踪过程难以做到稳定，以及电池的启动特性差、精确度也不够高，针对这一系列问题，有专家提出了改进爬山法等方法。由此可以看出，电池技术的改进是永无止境的。我们认为，电池在某些方面改进后可以更好地为生产、经营和人们的生活服务。因而本文针对人们日常生活中电池的具体应用，提出电池技术改进的四大猜想，并提出了改进的建议，以期实现技术突破。

2电池技术改进的四大猜想

2.1猜想一：提高电池的可伸缩性

这一猜想的提出主要是基于出行使用电池的方便。众所周知，现在人们出行是习以为常的事，工作出差、旅行、探望亲人……，都是在火车上或飞机上或轮船上度过的，短则几小时，长则达到数日的时间。在这期间内，手机是必备的通信工具，有些外出者为了娱乐或工作等原因还会携带IPAD、电脑等电子工具，这些工具的共同特点是都需供电才能使用。毋庸置疑，人们外出过程中是不能接通地面电源的，虽然现阶段有些火车、飞机、轮船等交通工具上可能会有接电插座，但至少存在以下三个方面的不便。首先，插座的数量有限，需求的人太多，其次，由于这些插座大多安装在比较隐蔽的位置，所以使用起来不太方便，再次，长途交通工具上的电源往往不稳定，使用后会影响手机、IPAD、电脑等工具电池的寿命及后续的使用效果。因而最可靠的还是手机、IPAD、电脑等工具本身的电池，这就对手机、IPAD、电脑等便携工具电池的可伸缩性提出了更高的要求。若能使这些工具的电池成为可伸缩的则相当方便了。这样的话，人们出行时就可将可伸缩的电池压缩后装到背包里，甚至装到钱包里、衣兜里，需用时随时拿出来用。为此，需用更具弹性的材料制作手机、IPAD、电脑等便携工具的电池。

2.2猜想二：随时显示电量

众所周知，手机屏幕是可显示出剩余电量的，纵使手机使用时间长了之后剩余电量显示结果不太准确，如出现浮电量等，但在一般情况下，手机显示出的电量

使用情况或剩余电量情况是给人们提供了很大的方便的，大大便于人们掌握何时充电，何时可以放心大胆地使用。遗憾的是，有些电器或工具装了电池却不能显示电量，比如家用天然气指示表所装的电池，有时电突然用完了导致天然气无法点燃，如果是凌晨或附近购买不到适用型号的电池，则极不方便。鉴于此，本文提出电池技术改进的第二大猜想：所有的电池都可像手机电池一样显示出剩余电量。为此，只需安装电量显示屏即可。

2.3猜想三：接受太阳能充电

太阳能是最清洁、最廉价的能源，除了类似于伦敦这种多雾的城市外，绝大多数地方一年均有一半以上的日照天气，而中国北方城市则全年接近90%的天气为晴天。有专家指出，全世界目前太阳能利用率不到10%，据此提出电池技术改进的第三大猜想：电池接受太阳能充电。这样既能使在野外使用的电器能有充足的电供应，也降低了生产电的成本。为此，首先需将电池生产为可充电电池，再在此基础上将电池接入设计成可接受太阳能充电。

2.4猜想四：防水

电池不能进水是众人皆知的。即使有些厂家宣称其电池可以防水，但其防水的要求相当高，实际上也相对于无法防水，因为按照电池的原理，电的确是无法溶于水的。但有时可能由于各种原因使电池不小心进了水。若能使水进不了电池内部或者水无法破坏电池，那么电池就可以实现防水了。为此，需精心选用电池外膜的材料并精心设计、精心制作。由于电池供电需正极与负极相对接，因而电池的两极是防水的重点。

3结语

电池自面世200多年以来，给我们的生活带来了极大的方便，但有时候在某些方面人们仍期待电池技术的改进，鉴于此，本文提出了电池技术改进的四大猜想。本文的猜想其中有一部分是为了生活的方便，但有一部分则是出于生态保护。众所周知，眼下环境问题正日益困扰着我们，能源的日益枯竭与生态的不断恶化既破坏了现时代人们的身体健康，也透支着下一代甚至今后多少代后人的身体健康，生态与环境问题不仅受到高层的高度重视，也受到平民百姓的热切关注。因而，今后电池技g的改进应以环境保护与生态保护为导向，注重新能源的应用。