充電超快 儲存量超大 理論上永不耗盡 量子電池 顛覆能源世界

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編譯/韋士塔
電池技術是科技新創產品的研發重點之一,電池的體積、使用續航力、充電速度,都攸關產品的性能甚至銷售。
以智慧手機和平板電腦為例,若體積相同,更輕薄的電池可以騰出更多空間,搭載其他元件,讓產品性能更強勁。此外,消費者選擇攜帶式裝置時,可持續使用的時間也是關鍵。
再以日益受歡迎的電池電動車來說,電池續航力(可行駛里程)、充電速度和體積,足以決定產品是否受青睞。再如無人機,雖然廣受歡迎,但仍無法普及,關鍵就在於續航力不足,目前市面上可見的產品,絕大多數持續飛航不到半小時;一旦突破這項技術,會讓電動車市場及傳統汽車市場產生翻天覆地的轉變。
研究人員曾由石墨烯(Graphene)著手,作為鋰離子電池的添加物,提升充放電的效能,並延長使用壽命。石墨烯的特性是電子在這種材質中的運動遠遠超過在一般導體中的運動速度,且材質強韌,並具有極佳導熱性、電導性、透光性,若成功運用在汽車燃料電池等領域,有望帶來顛覆性進步。
此外,隨著量子理論的進展,電池技術有機會進入全新領域。最早發現這種可能性的,是波蘭格但斯克大學研究人員艾利希克(Robert Alicki)和比利時魯汶大學的范恩斯(Mark Fannes)。他們研究如何從量子力學系統提取能量時,發現把許多量子系統連結後,產生量子糾纏(quantum entanglement)現象,可以加速能量輸出,這表示量子電池的充電速度會比傳統電池更快。
研究人員指出,依據量子糾纏特性,裝置內的量子電池單位數愈多,充電效率愈高。例如一個量子電池充飽電需要1小時,若分為2個單位,可縮短一半時間,依此類推。
澳洲阿得雷德大學的量子物理學博士夸克(James Quach)也率領團隊研發量子電池,先期目標是製作適合小型電子裝置的量子電池,最終目標是創造大型量子電池。他並指出,量子電池儲存的電量極高,理論上永遠不會耗盡,可望成為新的能源替代品,相關產業將被顛覆,也將使人類生活出現重大轉變。
加拿大亞伯達大學和多倫多大學的研究團隊,則已擬定量子電池研發計畫。亞伯達大學化學家漢納(Gabriel Hanna)將其研究論文發表於《物理化學期刊》(Journal of Physical Chemistry ),他表示:「一般認知中的電池,是依靠傳統的電化學原理提供電力,例如鋰離子電池,但創新的量子電池,是靠量子力學供電。」
目前量子電池仍處於概念階段,也面臨許多瓶頸,例如發電所需的量子糾纏現象,需要在超低溫、獨立系統等特殊環境下才能產生。
漢納指出,他們全力突破瓶頸,研發供電過程中能量損失極少、充電速度超快的量子電池;一旦找出製作方式,把這項技術實際應用,將是能源儲存領域的革命性突破。

電池技術是科技新創產品的研發重點之一,電池的體積、使用續航力、充電速度,都攸關產品的性能甚至銷售。圖/網路
電池技術是科技新創產品的研發重點之一,電池的體積、使用續航力、充電速度,都攸關產品的性能甚至銷售。圖/網路

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