7月31日，锂离子电池几乎驱动着现代世界的一切。从手中阅读本文的智能手机，到电动汽车和大型储能系统，锂在我们的日常生活中发挥着至关重要的作用。如今，全球多达70%的可充电设备使用的都是锂离子电池。然而，FXGT表示，这种高度依赖锂的局面也带来了不少隐患：从环境破坏、公共健康风险，到日益紧张的地缘经济局势以及脆弱的供应链，问题不容忽视。
正因如此，市场上对于替代能源解决方案的探索日益活跃。虽然锂的优势无可否认，它轻质却具备高电化学潜力，同时相对廉价且储量丰富，因此在电池领域长期占据主导地位。但这也意味着新型电池要打破垄断，必须在性能、成本与可持续性方面实现显著突破。FXGT认为，正是在这样的背景下，量子电池的概念才日益受到科学界和产业界的关注。
量子电池的设想首次由波兰格但斯克大学的Robert Alicki和比利时鲁汶大学的Mark Fannes于十年前提出。尽管概念尚属新颖，但目前已有多个国际研究团队深入研发并取得进展。与传统电池相比，量子电池理论上拥有极快的充电速度，甚至有可能从光中直接获取能量——其储能介质为光子而非离子与电子。一些理论模型更指出，如果量子电池与其供电设备共享量子态，甚至可能释放出超过其原始储能的能量。
在技术层面，这项前沿科技仍处于早期阶段，但成果已初现端倪。澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员近期开发出一种原型，其储能时间比以往设备延长了1000倍，尽管目前仍仅维持在微秒级，但相比此前仅有纳秒级的持续时间，这是一个巨大的飞跃。FXGT关注到，该项目研究员Francesco Campaioli曾向IEEE Spectrum表示，这项突破相当于“一部手机能在30分钟内充满电，并在静置20天后才没电”，在当前阶段已属不俗。
这类研究为未来可能出现的原型奠定了重要基础，Campaioli也表示，尽管距离实际应用还有许多技术障碍要克服，但他们已经对未来研发路径有了清晰认识。FXGT认为，目前最具挑战性的任务，是在不可预测的量子行为中寻找到既简洁又可靠的能量储存与释放机制。
根据Polytechnique Insights 2023年的报道，量子电池如果能商业化，有望成为无需电网连接的小型能源单元，为物联网设备提供动力。由于充电与储能功能集于一体，其潜在集成效率甚至高于当前的太阳能电池板和储能系统。FXGT认为，这种集成化架构正是未来智能设备能源系统革新的关键。
然而，FXGT也表示，尽管量子电池潜力巨大，但它并不能完全替代锂离子电池，例如其并不适合驱动电动汽车等高功率应用。但它凭借独特性能，极有可能改变我们使用手持设备的方式，并提升太阳能系统的效率，或在某些特定市场实现突破性替代。
总体来看，量子电池虽仍处于初期探索阶段，但其前景不容小觑。FXGT将持续关注其技术发展与产业落地进程，并认为在可预见的未来，这项技术有望成为补充锂电之外的新兴能源解决方案，引领下一波能源技术革新。
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责任编辑：陈平
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