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如果电池技术飞跃,尺寸缩小到现在的10%(同等容量),会对科技界产生什么样的影响?

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1#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式 来自: LAN 来自 LAN

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假如现在电池技术突然取得突破性进展, 同等容量电池尺寸压缩到现在的10%,充电速度提高到现在的10倍,而成本和密度保持不变,那么会对科技界产生什么样的影响? 对人的生活方式产生什么样的影响? 欢迎大开脑洞来答题……

2#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
建议增加能不能充电,充电速率、放电速率,重量容量,安全性,价格等限定条件。
如果上述都变化不大,重量容量也增加到原来的5到10倍(不然密度要比黄金还要大了吧),价格甚至还有所下降的话。


可穿戴设备
散热技术,散热系统可靠性会成为关注点(避免硬件过热自毁或引发火灾)
显示技术会成为瓶颈,因为有机会把东西装在身上后,柔性屏/透气屏就会成为问题
无线充电技术需求降低,快速充电技术需求增大
新类型的可穿戴设备出现:
比如主动增压过滤的PM2.5口罩
高原上可能也不是带氧气瓶了,而是带增压面罩
美军的动力装甲也会有更大发展

小家电供电形式:
家里更多的灯具采用LED加电池的形式,音箱等也不再拖尾巴
电动工具、电力武器(电动的电锯之类)应用更广
会出现很多共用电池模组的家用工具

民用交通工具上:
城市交通基本会被电池车占领,
车辆充电收费反而更加普遍(明明可以回家充,别蹭我饭馆的)
车辆充电网点也更加普遍(用电动车的人多了,而且能收费能因此盈利了)
电动公交普及
电动飞机、运输用的飞艇可能会投入实用
太阳能飞机/飞艇被用作长期的天空信号站
同时,汽车的动能回收装置会被重视,因为电动车加速快,那么减速回收动能就变得非常重要,相当于现有燃油车的燃油效率,回收动能的瞬时功率和回收百分比都会被重视。
城市快递的无人机体系爆炸式发展(大型飞艇/无人机干线运输,小型无人机直线配送到每家阳台的固定接收站,无人机自主收发包裹和自主充电网络,空中智能交通调度系统)
电动自行车、滑板车就更漂亮了,因为可以把电池藏到圆形钢管里去了。

能源系统
分布式发电、储电、智能电网爆炸式发展
人类足迹走向更加偏远的地区 (因为发电和储能的灵活性,更有可能脱离电网)
因为智能电网的发展,高压干线越来越少,可以更安心地放风筝和遥控飞机了

海洋
常规动力潜艇比例有所回升
个人或侦查用微型电动潜艇得到极大的发展
帆船配燃油动力的越来越少,相应的,柔性太阳能薄膜风帆,电池,电动机的组合被更多帆船采用

野生动物保护
野生动物的信标可以做得更轻巧,信号更强,追踪时间更长,会很有帮助。

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3#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN







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很开心的收到一些知友的友好提醒和帮助,原谅这里没办法@你们,比如王尼玛(你是那个王尼玛吗?)、吃货和大湿知友,我实在找不到你们不知道为什么。

另外,我下面算的不是能量密度,不是哦。

其实这是一个蛮不错的问题,原图不删,下面是一本正经的胡说八道:

以NCM523型正极材料和石墨负极组成全电池,电流密度为1C=200mA/g,截止电位为4.3V
首先,同等容量电池尺寸压缩到现在的10%,体积效应不可忽视,取最大化,效果照原来增强10倍。

其次,充电速度提高到现在的10倍。现在最快的充电速度为:5分钟,假设不久之后科技进步到所有的企业都能get到5分钟的技术流水准:

以色列研发新型快充锂电池 5分钟充电行车几百英里

提高十倍后变为30s,即半分钟,于是
~~相当于120C的速度充电

一颗单电池的材料毛重为40g×0.8=32g,1C的电流=32×200=6400mA,这样的话就有
NCM523的内阻级别大概在几毫欧级别(这个确实我没考虑到先进电池的进化,详细查看这篇文章:Electrochemical Investigations on Advanced Lithium-Ion Batteries by Three-Electrode Measurements),内阻取7mΩ,这里取充电时间为30s,于是在这段时间之内产生的焦耳热量:
考虑体积效应:
也就是单颗先进电池的骤聚热量级别能达到10的六次方,下面看看一些具体数字对比:
最为接近的是光晕中星盟的等离子步枪,但是这个属于科幻产物,所以不妨将同等量级的120mm坦克炮弹作为对照。
再深入讨论:
假设未来所有的公司都能实现特斯拉的电池组的组装技术,集结7104块单电池:
列入计算,可得:

总能量可达:
在半分钟内迅速聚集高达十的九次方级别的能量(关于如何收集这部分能量我不管,交给工程技术人员),下面来匹配一下TNT的当量级别:
标准TNT取的是,1克TNT释放4184J,计算可得:

也就是相当于2.1吨当量的TNT爆炸能,下面是不同等级武器的能量分布:
我们的这种先进组装电池的骤聚热量级别已经超过战斧式巡航导弹,也就比平均水平闪电能量低一个能级:
如何释放大量能量?先来参考一下电池安全问题,从这里着手:
图片来自Nature Communication
如这张过热表所示,大致有两大方向使电池爆炸:短路和过载
首先,如果是把先进电池用作炸弹,那么必然要受到撞击,下面使用最简单模型
1.撞击导致电池爆炸(可行性低):
2.用过载装置实行爆炸(可行性中):
3.使用撞击触发装置让电池内置短路(可行性较高):






下面是异想天开时间:













削一座山头不成问题:
就不要用炸药了,用这种小电池搞定,成本也不高,也不浪费。基础建设以后就靠它了。



接下来就是:

键盘侠们的福利到了,以后谁敢再喷你,加农电池键盘伺候,只要点击Ctrl+C热键,即可发射小型加农炮:



还有呢:
你还在担心南方冬天苦寒吗?


不用担心了,只要一个加农电池供暖器,解决你一个冬天的烦恼:


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4#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
重量密度也是同步提高吗?如果是,燃油车坚定走向走向黄昏6:00时分。
如果不是,燃油车销量少一半。

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5#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
钥匙链都能上网了!

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6#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
电池技术提升会推动处理器等一系列硬件性能的提升,然后应用软件又把硬件性能榨干,硬件性能提升导致更耗电,结果手机还是一天一充,哈哈~~~

不过嘛,用起来更爽就是了。

想想现在的电脑,性能比之前的提升了多少倍?但还是不够用

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7#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
那三星就不止是炸自己了

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8#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
只有现在10%

那可以只用现在五分之一的体积做出两倍的容量。也就是说一个手机也可以有6000多mah,接近一个ipad的容量了

电池提升,自然受益最多的是移动设备,想想看,applewatch只用现在一半体积一半重量的电池就能做5倍续航时间,以前是有网络环境可以用18hr,现在是可以用90hr,也就是接近4天时间。这个一下子就可以打消很多人对aw续航的顾虑

当然了,各种性能问题也都能一定程度解决
比如你把电池变成30~40%,这相当于容量变为原来的3倍或者4倍。这样子即使你把cpu提升100%,续航时间也依然比以前长很多

其实看过一些移动产品设计的就知道,大部分位置都是电池以及屏幕的,真正芯片的位置其实很小

如果以后再能把物理屏幕改成投影式的或是眼睛式的,那么基本上移动设备的问题就差不多和人们科幻作品里的一致了

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9#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
我就来炮轰炸弹答案的。你们都在讲能量密度大,炸弹多牛逼。
氢元素聚变来看,哪个有e=mc^2,算出来的能量密度大。
但是我给你一千克,你倒是给我弄炸它啊!


不谈能量存储与释放方式,只谈能量密度,就是耍流氓!

抖机灵的收敛些!讲点科学精神。
就单说e=1/2 mv^2,人人都是个大炸弹,当然是相对木星撞上去,但是你首先得能撞上去

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10#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
文科生就该多读书少瞎想。
目前锂电池能量密度大概在每千克0.8–0.9兆焦耳
10倍就是每千克8-9兆焦
TNT能量密度是4.5左右。
这是个大号的炸弹啊。

要来脑洞,不如设想天上掉下100亿更来得方便。

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11#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
匪徒:都别过来!不然我就把手机摔在地上踩烂!
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能量密度过高不可能一直稳定,特别是在极端条件下。我们会身处一个到处都是690战术核显卡的世界
手机电池爆炸事件
注意是快十年前的链接了,现在电池能量密度跟当时比不知道高到哪里去了

说很稳定的,不明白为什么飞机上限制带充电宝吗?一根铜线电打火一下,电弧有多长?(请勿于家中尝试)


核显卡就是卖个萌,你们怎么就不明白

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再有喷我的,我就把note7扔过去

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12#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
我想要电动飞机。

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13#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
军工方面不懂,理工方面不懂。
    题主说因为尺寸缩小90%,成本没有增加,密度没有增加,充电速度提高10倍。这其实说明了:电池的转化、存储、利用率提高了。意味着接刺激能源开发领域,新能源开发肯定会更迅速,发电技术肯定要突飞猛进。化石燃料可能要逐步被替代。雾霾药丸。
    同等容量电池尺寸压缩到现在的10%,不代表在移动设备领域可以利用这个技术一味的增大电池容量。目前所有的电池,其实都不能保证一定安全,不同的航空公司以及国际快递对电池容量都有限制,超出一定容量,即被认定为危险品,需要走特殊流程或是拒绝运输。所以,在移动设备领域,这一技术最大的意义在于,会使产品更加便携,而不是续航持续增强(一定会有相应条例出现并对电池容量给予限制)。
(移动设备电池容量达到条例规定限度之后)最直接表现在:
1、移动设备性能更强,功能更多。因为原来装备电池的空间会省下来,用于其他功能性硬件的安装。
2、相机、笔记本更便携。
3、直接导致一大批无绳电子产品的诞生,无绳吹风机,无绳熨斗,无绳吸尘器(早就有了,续航会增加)……出趟差电源线通通不用带,想想就爽。
4、电子产品种类更多了,什么东西都能变成电子的了。毕竟电池那么小,芯片又那么小,什么东西都可以配上,比如冬天会有电子手套,雾霾天会有电子口罩,电子充气式增高鞋垫儿,电子Bra,电子自加热保温杯/饭盒……应用太TM多了。
交通工具:
1、会更轻便,比如我的电动滑板,TM的将近7公斤。谁能想到,买个代步工具竟然导致我的右臂更加粗壮。
2、电动汽车以及电动自行车,此类不需要跨国或是航空运输的交通工具,续航会大大提升,绝不会轻易出现买辆特斯拉但是经常推车的情况。

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14#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
诺基亚表示不受影响

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15#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
只有我关注充电时间的问题吗

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16#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
那样的话特斯拉就会火了

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17#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
然后安卓就可以弄个虽然待机还是一天但是主动散热的32核手机了。

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18#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
核电池,一百年不充电,一爆炸,祸害一百年!

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19#
发表于 2018-1-9 11:02:36 | 只看该作者 来自: LAN 来自 LAN
这意味着!

1,更多程序开发商加重手机游戏的投入比例

2,手机续航持久,但程序耗电量更惊人

3,充电时间变长,苹果手机后盖终于可以拆卸~万能充什么的重新火爆~

4,极有可能!手机比现在更加厚重
因为手机制造商会试图取代本本~

5,你的手机有很多块电池~

6,手机正式兼职暖手宝~

7,电池爆炸威力更惊人,为保安全,将取消直充

8,苹果婊终于不是摆设了

9,手机喜迎涨价~

10,微软开始称霸手机业


说些题外话
如果电池技术真到这地步
那么中国的电池汽车会飞速增加
这将让电力供应吃紧
国家需要扩建电厂

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