能源帶著走

無論是一支手電筒還是一輛特斯拉：沒有電就沒輒了。然而，未來的電池技術是什麼？世界各地的科學家都在尋找新的解決方案。

在電動車領域中，沒有電池，一切免談。它們為無數的車輛和應用提供能源，而其中引人入勝之處就在於它們不需要一直連接到電源插座。但是，即使電池技術已較過去幾十年有了長足進步，但與最先進的高科技電子裝置相比，似乎仍顯老派。例如，智慧型手機的微處理器能在數秒內執行數十億個指令，但電池充電卻還要好幾個小時。除此之外，電池也是所有安裝的元件裡佔最多重量的。消費者可能會對此感到厭煩，但這就是儲能裝置及其內部化學反應本身的特性，它們無法像半導體工業那樣常態地微型化。在我們的日常生活中，我們會遇到許多不同的電池類型：

• 便宜的鹼性電池，用於例如遙控器和手錶
• 鎳鎘電池，與鹼性電池類似，但可重複充電
• 鋰離子電池，用於例如相機、電鑽和電動車
• 鋰聚合物電池，用於例如智慧型手機和平板電腦。鋰聚合物電池是一種特殊的鋰離子電子，採用膠狀電解質取代液狀電解質，因此可以製做得非常扁平。然而，它們比鋰離子電池更加敏感。

即使鋰電池已成為現今的黃金標準，但是它們仍有不可忽視的特定缺點。大多數人都曾在畫面上看過智慧型手機或電動車起火或爆炸情形，非常駭人。這也是為什麼全世界的科學家都在尋找新的電池類型和技術的原因。目標是：在提高電池安全性的同時，也縮小尺寸、減輕重量、縮短充電時間並降低價格。除此之外，鋰和鈷（許多電池裡的主要元素）也並非取之不盡。

鎂電池是極具潛力的後繼者。這個技術是卡爾斯魯爾理工學院（KIT）與位於烏姆的亥姆霍茲研究中心的一項聯合研究計劃的重點。KIT 在一份新聞稿中指出：「相較於傳統的鋰離子電池，鎂電池具有關鍵性優勢。鎂是一種正極材料，具有更高的能量密度，可大幅提高電池的能量密度，並且也更安全。」另一項優勢為：鎂在地球上的含量比鋰高出 3000 倍，而且較易於回收。「如果歐洲在研發上有良好進展，那麼鎂電池也有可能有利於減弱亞洲在電池製造領域的主導地位，進而在歐洲建立起具有競爭力的電池工業」，KIT 也如此寫道。另一個可能的後繼者則是所謂的固態電池，也就是——您可能會感到驚訝——玻璃。玻璃中所含的鈉是最常見的元素之一。這種含有特殊玻璃電解質的電池具有在數分鐘內就完成充電的潛能，同時安全性也高於易燃的鋰離子電池。然而，直到這類電池技術準備好投入市場並取代鋰離子電池，還需要一段時間。

maxon 探索電池的世界

驅動模組專家 maxon 出產的電池？這聽起來像是未來的計劃，但其實早已成真。maxon 透過 BIKEDRIVE 的開發進入了儲能設備的世界。這個改裝套件可以將尋常的自行車變成 e-bike。在經歷了一些與供應商之間的困難之後，maxon 決定打造自家的電池。然而，說起來容易，做起來難。製造電池需要工程創意、專業技術知識和特殊設備。「對我們來說，這是一個相當新穎，但也令人期待的領域」，來自 maxon 高級機器人與系統技術部門的 Benny Keller 說。

一個電池組包含多個典型可提供 3.7 V 的獨立電池。視這些獨立電池的接線方式而定，每種電池都有不同的規格特性。如果電池以串聯連接，則電壓就會增加。如果電池是並聯，那麼就會增加電池容量。要建立一個最好的獨立電池組合，需要專業技巧和對相關技術的理解。「此外，還必須符合許多安全標準」，Benny Keller 解釋道。專業地將獨立電池黏合和連接完成之後，還不代表一個電池組就完成了。這時還需要電池管理系統。這個電子裝置通常安裝在電池外殼中的印刷電路板上。maxon 的專家們已開發並製作出自家的電池管理系統。電池管理系統負責確保每個獨立電池都平均地充電和放電。這對於電池的使用壽命有很大的影響。電池管理系統也有安全方面的問題。例如，系統可防止電池在過低或過高的溫度下充電或承受負載。

很明顯，作為一名新手，maxon 無法在一夜之間開始大量生產電池。但是，位於瑞士吉斯威爾的工作坊設備齊全，能夠製作原型和進行小量生產。對於較大的製造量，maxon 則需依賴德國南方知名製造商的協助。當然，maxon 電池是專為電動車和機器人應用所設計。