电池技术革命的新方向，或许比想象的更简单

twq19810302

对于如今的大多数消费电子产品来说，它们的问题其实在于“性能”与“能效比”这两个指标，在进步速度上的不匹配。也就是说，虽然手机、电脑的性能和能效其实都在普遍提升，但由于性能进步的速度远大于能效改善的速度，就导致了设备的功耗实际上还是在水涨船高，续航往往也普遍在缩短。

那么，要如何才能真正改善设备的电池性能呢？针对这个问题，最近几年各大厂商确实没少下工夫。各类定制的、超高能量密度的电芯已是屡见不鲜，甚至一些更有“追求”的品牌还开始从底层技术下手，自研了电解液材料、正负极金属配方、充放电的管理芯片等。

然而，如果我们告诉大家，在普遍进行高技术力、大投入的电池相关研发背后，这些厂商很可能普遍忽视了一些更基本的、也更简单的问题，大家会不会感到意外呢？

老实说，我们感到挺意外的。因为就在近日，一篇来自加拿大达尔豪斯大学的相关研究论文指出，整个行业长期以来普遍在电池上使用的、看似不起眼的绝缘胶带材料，很有可能才是这个问题的关键所在。

要解释这个问题，首先需要知道，迄今为止的可充电电池普遍都存在着一种名为“自放电”的现象。也就是当电池完全没在工作、正负极甚至没有接通时，其内部的电量都会不断减少，而且是明确可以探测到的、以“放电”的形式在减少。这与通常认为的，电解液自然变质之类的其他因素造成的容量衰退并不是一回事，而且程度要剧烈得多。

+ E. |1 k$ c+ G

显然这并不正常，因为如果电池在放电，那就说明电路必然是接通的、电池里的电子在流动。但事实是，发生“自放电”的电池正负极根本是开路。难道电池不工作的时候，也能击穿空气、自己给自己通上电了不成？

为了搞清楚这个过程中到底发生了什么，研究人员先是将几组电池暴露在不同的环境温度中，然后在一段时间后“解剖”了这些电芯。

/ B& b" v+ j5 X% c8 X, U7 X

实验中观察到电池内部被染红的电解液

7 |7 A$ u* u2 N5 V2 Q

结果令人大吃一惊，处在较高温度环境下的电池中，内部的电解液发生了明显的染色情况。其中比较严重的一些电池电解液更是变成了鲜红色，而正常的电解液应该是无色透明的才对。

9 Q, C' K4 k# B/ Y) N6 k# R2 q* i

为什么电解液会染色？唯一的解释，就是在高温环境下电池内部的什么东西发生了分解，并侵入到电解液中、污染了它。在对变色的电解液进行化学分析后，研究人员很快就找到了问题的答案，那就是PET胶带。

如果你拆解过现代的一些电子设备可能会注意到，现在许多电池的电极都是通过焊接，或者纤细的插拔口与设备主板PCB进行连接。而为了让这些脆弱的触点和插口更加稳固、不容易因为冲击（比如设备的碰撞、跌落）发生脱落，许多厂商都会在触点外面覆盖一层PET胶带作为绝缘的固定措施。

那些黄色的、覆盖在电池外部和电池周边电路板上的东西，就是PET绝缘胶带

没错，看到绝缘这个词，相信大家都能理解，制造这种胶带的PET（化学名：聚对苯二甲酸乙二醇酯）材质，本身当然是不导电的。但问题就在于，最新的研究发现，当PET胶带受热时会分解出一种名为“氧化还原梭”的物质，而“梭”类物质则有一个很大的特征，那就是它们本身会运载电子。

于是乎，吊诡的事情就这么发生了。本该绝缘的胶带却分解出了能导电的产物，而这种与电子高度亲和的物质，则会直接通过电池的正负极侵入其内部、并污染电解液。

7 c4 }  c; [, {: U

此时在电池的电解液内部，大量源自胶带分解产生的氧化还原梭，实际上就相当于构成了一条联通正负极的“内部回路”。它们会不断地在正负极之间运输电子，消耗电池内部的电力。而从外部看起来，电池就好像平白无故、在没有接通的情况下发生了“自放电”。

那么要如何解决这个问题呢？参与此次研究的助理教授迈克尔·梅茨格 (Michael Metzger)的表示，其实只需用“不会分解的稳定材料替代PET胶带就行，这对于行业而言只不过是一件小事，但它绝对会给电池带来改进”。

; e4 }9 B/ Q! F0 F! k0 A. \: S
$ `5 B0 B2 C; j8 \

当然，他或许并不熟悉消费电子行业，所以这个建议其实还有一种实现方式。比如说，只要用别的方式（而不是胶带）来实现电池正负极的固定，自然也会有相同的效果。举个最简单的例子，以前那些可更换的、直接卡在“电池仓”里的电池，它们其实就是那么做的。

; ]: A4 _% w. @' }7 S7 |