【大紀元8月21日訊】（大紀元記者陳常鵬編譯報導）對於忙於跨國業務的飛行旅者來說，膝上型電腦電池的「續航力」比不上客機的情況，常令人沮喪，以致航程中的空檔多以閱讀客機上的廣告型錄來打發。科學家們正努力改善電池的蓄電量，但面臨有關安全的取捨問題。
據《紐約時報》報導，現今資訊時代的人們，希望他們的電子配件能隨身攜帶，最好可以一直保持電力。但是他們所寄予厚望的現代電池，其改進的速度並無法跟上其所趨動的元件的發展速度。依摩爾定律(Moore’s Law)：電腦晶片上可容納的電晶體數目，約每隔18 個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。個人電腦速度與性能的提升速度大約印證了摩爾定律，可惜該定律並不適用於電池產品。
科技研發者當然一直致力改進此困境，畢竟電池市場也是有利可圖的。可攜帶、可重覆充電電池的市場規模，今年預期可達62億美元，其中超過10億枚電池是由索尼(Sony)、三洋(Sanyo)、松下(Matsushita)及三星(Samsung)等世界大廠所製造。
但是科學家們正面臨一些物理和化學層面的基本難題：欲在越小的封裝空間中儲存越多的能量，採用目前的主流技術，則該封裝體會變得越加具有揮發性及危險性。
據大紀元6月23日訊，英國知名IT網站inquirer的一名讀者表示，他日前在日本參加一次產業研討會時，會場中使用的一台筆記型電腦竟然起火，並有好幾次爆炸聲，整個過程持續5分鐘以上。經過調查發現，該電腦是戴爾公司的一款產品。
筆記型電腦大廠戴爾(Dell)公司遂於8月14日宣佈，將回收可能因過熱而造成電腦著火的410萬個鋰離子電池，反映出此類電池的潛在揮發危險性已不容忽視。該批電池係由日本新力公司旗下的能源裝置公司所供應。
雖然造成整台筆記型電腦著火的機率很小，但愈來愈多的電子產品採用此類小尺寸、高電力電源，電池著火的案例也隨之增多。
替代石油能源的電力趨動車的發展，也迫切需求高效能電池。電動車所需的電力量約為膝上電腦電池的2000倍。「這樣大小的電池是極度危險的。這種技術是有負面性的，亦即其對於製造流程的管控非常敏感」，美國東北大學(Northeastern University)化學與生化學教授穆克吉(Sanjeev Mukerjee)如是說。
鋰離子電池具有起火的可能性是肇因於其化學組成。小小的包封空間中的內容物即含有可產生炙燃所需的元素：碳、氧及可燃性流體。這種電池由一種材質為鋰-鈷氧化物的薄層構成陰極，另有石墨材質的帶狀物作為陽極，二者之間填充了一個多孔性絕緣體。前述各部件皆浸泡於鋰鹽類流體電解質中，此成份不巧具有高度可燃性。
當電池處於充電狀態時，陰極上的鋰離子便向陽極遷移。當電池使用時，鋰離子又返回陽極造成電流提供電能。充電狀態下缺少鋰離子的陰極層是非常不穩定的。若其上有電弧發生，陰極的溫度可高升至超過275度。
這種高溫足以使陰極材料發生分解反應而釋出氧，熱量累積至某程度便可發生燃燒，此現象科學家們稱作熱失控(thermal runaway)。自1980年代開始生產鋰離子電池的新力能源裝置公司是全球第二大鋰電池的生產商。今年初戴爾向該公司反映電池熱失控的問題，該公司即調查生產的流程。新力發現由於含鋰離子的電解液是裝在金屬容器內，而且封裝鋰離子的設備也是金屬製造，在絕緣封裝時，可能有微米尺寸的金屬微粒滲入電池中。此種金屬微粒的污染可能穿透絕緣體，造成短路引發電弧，可能會造成電力中斷或造成電池過熱。
新力公司表示，自從發現這方面的問題，新力已經改善生產及品管的流程，而今年二月之後出廠的電池已經沒有金屬雜質的問題。
目前科學家們紛紛致力找尋新的、不牽扯碳、氧及可燃物的電化學機制。其中一種途徑是發展不可燃性電解質；另一種是杜絕碳元素的使用，例如索尼的新一代電池即採用錫元素。生產替代鋰離子電池的Valence Technology公司便採用磷酸鹽作為陰極的基質。該公司首席執行長阿克律吉(James R. Akridge)說：「消費者對電池包裝體多不會予以善待。如果他們老是又搖又砸的，在安全性考量就必須多加防護。」
當消費者對隨身型電子配件的需求不斷時，電子工業界終究還是要尋求新的電源供應法式。迷你化的燃料電池(fuel cells)，或為一最佳選擇。燃料電池利用氫元素來提供能源，但氫極不易儲存與處理，故利用微型電池(microcells)來從甲醇中取得氫元素。
供應此類電池的PolyFuel Inc.事業開發副總古柏(Rick Cooper)表示，以甲醇為基質的微型燃料電池為例，其能量密度約為鋰電池的10倍，可讓無線上網的膝上型電腦開機一整天不充電。古柏說：「這種電池的電容量約以每年5至8%的速率增加，但其需求量卻是以指數率成長。」
美國Lawrence Berkeley國家實驗室劉科學家(Gao Liu)表示，燃料電池雖為明日之星，但要看到它大量的出現在可攜式器件中，可能還得等個十幾年。目前，燃料電池的應用大多僅出現在軍事及專業攝影機等特殊市場。
奈米科技(Nanotechnology)為一項迅速發展的領域，對未來的消費性電池之發展可能扮演重要角色。奈米科技所觸及的材料尺寸，係微小至幾十億分之一米的尺度。現用電池改良的未來重要發展方向之一即是，如何在現今的封裝尺寸中擠進更多的電能。奈米尺度級的製程即可被用來製造孔洞率更高的電極表面，形成更大的表面積來進行電化學反應，進而提昇蓄電量。
奈米科技還可協助改善其競爭性技術之性能，如提昇燃料電池之效能。人工分子(designer molecules)及可改善電解質特性的薄膜材料，目前皆是熱門的研究領域。
(//www.dajiyuan.com)
