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量子電池研究獲得突破,創新正改變電池產業格局

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科技產業資訊室 (iKnow) - Gloria 發表於 2022年2月16日
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圖、量子電池研究獲得突破,創新正改變電池產業格局
隨著電動車崛起,市場對於新電池技術的需求正逐步放大。許多研究指出,到2040年,人們消耗的能源預計將比2015年還要增加28%,且大部分電力仍將來自化石燃料,並帶給環境許多額外的成本。

即使這幾年鋰離子電池性能愈來愈好,但不可否認的是,我們現今的電池在物理和化學上已經無法進一步改進。也就是說,電池可以儲存和重複使用的理論已經到了極限。

雖然提高能量密度、功率密度、循環壽命或降低成本的新材料,能夠使鋰離子電池從中受益。但是許多研究都正往創新的道路前進。例如:固態電池是一種鋰金屬電池技術,可以提供比鋰離子電池更高的能量密度。

根據統計,2021 年僅紐約市就接獲80起與電動自行車及其電池有關的火災報告。為了提高防火性,ZapBatt開發了一種鈦酸鋰電動自行車電池,不僅具有防火性,還可以在20分鐘內從0%的電池充滿電到100%,而不是充飽鋰離子電池所需的6小時。整體來說,隨著電動自行車興趣大幅上升,電池技術必須不斷發展並提高安全性,以鼓勵更多人購買電動自行車。

IonQ量子運算和現代汽車的合作關係,更專注於使用量子運算研究鋰化合物和電池化學來改變電池現今的狀態。

澳洲Adelaide大學透過量子力學原理來增強​​量子電池能力。其證明了超級吸收(super absorption)的概念,因為這是支撐量子電池的關鍵。這份研究刊登在Science Advances期刊上,讓量子電池在可實現方面邁出了關鍵一步。為了證明超吸收的概念,該團隊建造了不同大小的晶片狀微共振腔(Microcavity),其中包含有機分子。每個微共振腔都是使用雷射充電。

微共振腔的活性層包含儲存能量的有機半導體材料。量子電池超吸收效應的基礎是所有分子通過一種稱為量子疊加的特性共同作用而來。量子疊加是量子力學的一個基本原理,就如同經典物理學中的波一樣,任何兩個量子態都可以加在一起,並成為另一個有效的量子態。

科學家Mark Falinski認為,即使這一概念已經被證實,但是要將量子電池成為一種商品化的產品仍可能要幾年或幾十年的時間。不過,這幾年在量子運算領域的公司或研究都獲得很多投資,如果在量子電池方面也能夠獲得相同的投資資金,絕對可以縮短其商品化的時程。(724字)


參考資料:
Quantum Batteries Could Make Your Gadgets Last Longer. Lifewise, 2022/1/27
Can Quantum Battery Research Extend Electric Vehicle Range? IonQ And Hyundai Intend To Find Out. Forbes, 2022/2/9


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