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腾讯今天请的6位科学家把我脑子烧坏了
发布日期:2022-08-02 08:43   来源:未知   阅读:

  不知不觉,肇始于2013年、发端于深圳的腾讯科学WE大会,已经步入第九个年头,每年11月的第一个周六,全球的顶级科学家济济一堂,给中国的科学爱好者带来一场科学盛筵。每次参加完WE大会,都会让人感觉缺氧,因为太烧脑。

  11月6日,又是一个周六,第九届腾讯科学WE大会在北京魔幻的一天中——先是能见度不及50米,紧接着一场大风刮来可能是2021年最后一场小雨,晚上还要下雪——开始了,今年邀请的6位科学家被称为“天字号”,上知浩瀚宇宙,下知马里亚纳海沟,中间知人间疾苦。

  可能唯一的遗憾是今年没有邀请女科学家。往年,或多或少都会有女性身影的出现,让人们感动于女性在科学研究中独特的魅力。

  往年每次WE大会的时候,北京展览馆的空气中就会充满了科学的味道。但自去年以来,受疫情影响,这场科学家的聚会、科学爱好者的春晚、中小学生的启蒙课,全面挪到了线上。尽管少了线下对热闹非凡景象的具体触摸,但线上直播也带来了更广泛的普及,这或许也符合腾讯花这么大力气搞WE大会的初衷,让基础科学根植于更多人尤其是青少年的心中,埋下种子,等待发芽、开花、结果。

  虎嗅曾在此前的报道上说过,WE大会更像是马化腾少年时期科学梦的投射,恰是因为这份遗憾,让他和腾讯团队愿意不计成本、不图商业回报地举办这样一场启蒙更多拥有科学梦的青少年们,激励更多人关注基础科学研究,让整个社会和国家重视起基础科学。还记得马化腾在2018年10月23日深夜跑到知乎提出的问题吗?他问:“未来十年哪些基础科学突破会影响互联网科技产业?产业互联网和消费互联网融合创新,会带来哪些改变?”

  当然,腾讯WE大会只是一个引子,9年后的今天,腾讯WE大会已经开枝散叶,又长出了科学WE小会、医学ME大会,甚至还有每年鼓励青年科学家的科学探索奖,后者给了科学家以尊严和回报。多说一嘴,原定10月底要优先举行的科学探索奖颁奖典礼,因为受北京疫情影响,被推迟了。因为腾讯想让科学家们享受明星一样的待遇,让他们携家带口走在红毯上。另外,原定本周日举办ME大会也被迫延期了。

  今年的WE大会直播堪称是电影级的,由于所有的嘉宾都是提前录制的,所以给了背靠腾讯影业的腾讯WE大会团队带来一场梦幻和科幻的表演机会,在成为微信视频号直播中首次加入了VR全景直播技术,让人随着镜头遨游于太空和深海。但鉴于我多年前曾经被晃吐过的不愉快的VR体验,我放弃了。

  截止下午5点直播结束,腾讯科学WE大会的视频号显示接近50万人观看过,而官网则显示有1062万人次看过,这还不包括其他媒体平台直播的数据,看样子,WE大会已经成为现象级。

  WE大会迄今已邀请了70多位全球顶尖科学家,其中包括多位诺贝尔奖、图灵奖等世界顶级科学奖项得主,2017年邀请的霍金更是成了绝唱。

  今年,WE大会邀请了6位科学家又把我整懵了。其中有两位是2020年诺贝尔物理学奖得主——数学物理学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)与天体物理学家莱因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)。其中90岁高龄的罗杰·彭罗斯还是霍金的生前好友,他在2020年凭借“发现黑洞的形成是对广义相对论的普遍预言”获诺贝尔物理学奖,他与斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)共同发展出彭罗斯-霍金奇点定理,奠定了现代宇宙论的数学基础。此外,他还依据数据计算,提出了新的宇宙起源假说——“共形循环宇宙论”,并把它带到了WE大会上。

  其他四位嘉宾是柔性电子材料专家约翰·罗杰斯(John A. Rogers),储能与燃料电池技术科学家王朝阳、脑机接口专家克里希纳谢诺伊(Krishna V. Shenoy),科学探索奖得主、软体机器人与智能装备科学家李铁风。

  以下是六位科学家的演讲精华,大幅的省略,感兴趣者可以移步腾讯WE大会官网()观看回放,包括历年的WE大会回放。

  尽管彭罗斯是压轴出场的,但请允许我把他放在第一位,这位穿着朴素的“90后”身上让人心怀敬畏,因为每个字都认识,就是看不懂。

  今天我要说的是黑洞、奇点和循环宇宙,我的演讲主要关于时空,我会讲到四维时空。

  这是我某篇论文中的一张图片,这篇论文成稿于1964年,发表于1965年。 论文中我思考了广义相对论性坍缩。虽然还是以奥本海默-斯奈德坍缩模型为基础,但是我考虑中间有一个小的圆环。

  当然你必须想象还有一个额外的维度,因为我们实际研究的是四维的时空,而不是三维,你必须要想象还有一个维度。所以,这个看上去是一个圆环的东西,实际上是一个球面,并且在这一球面上,光线开始向内汇聚。

  我证明了对于该球面如果光射线开始向内聚集,并且能量在任何地方都不变为负值,那么就会带来一个问题,在一般条件,那里也会存在奇点,奇点的存在并不取决于物体是否对称,因为我对复杂情况进行了分析,比如坍缩中心像这样演化,那些光射线开始相互交叉并发生复杂现象。因而我提出的观点是:一旦陷俘面形成,物质坍缩进那个点之后就无法逃逸,如果没有负能量扩散或者类似的不自然存在的情况发生,奇点的形成就无可避免。

  但人们还是不信服,他们甚至认为如果我的说法成立,那么广义相对论就是错的。但那并不是我的观点,我只是认为黑洞的确是存在的。

  就像我说的,1964年我在伦敦大学国王学院做了一场演讲,然后我在剑桥大学的好友兼同事沙马想让我在剑桥再讲一次,因此我也在剑桥做了一次演讲。

  在剑桥演讲时,当时刚刚毕业的史蒂芬·霍金也是观众之一,他参加的不是我的第一次演讲,而是第二次我在剑桥的演讲。之后我和霍金、约翰·埃里斯还有布兰登·卡特进行了一次长谈,详细讨论了我的观点。霍金对这些论证进行了扩充,并运用在了大爆炸研究中。

  也就是说还有一种情况,那就是标准宇宙学中有奇点存在,在那里,时空曲率趋向无穷大,密度也趋向无穷大。那是一种非常极端的情况,根据理论,这是宇宙的开端,而且有证据显示大爆炸就是在那发生的。

  微波学证据显示,那里似乎是宇宙的最早期阶段。当时温度极高,密度极大,这似乎说明那里就是大爆炸的发生地,大爆炸也许和你在这看到的不同。

  我的所有图中,时间都是用指向上方的坐标轴表示的,因此我们就不得不猜测,底部代表的是大爆炸,巨大的爆炸创造了宇宙。但必须要在这种极其特殊的、规则的情况下(才能发生大爆炸)吗?

  其他科学家的模型或理论也都是基于完美对称这一假设,那么假设广义相对论成立且一切都是规则的 会怎样?这也是霍金的研究之一,然后我们就此问题合作撰写了一篇论文,但大多数工作都是霍金完成的。他进一步发展了我证明黑洞坍缩时使用的论证。我开始思考这一问题,在更一般的坍缩中究竟会发生什么?看,这是完全对称的大爆炸,为什么它不是不对称的,不是不规则的,坍缩时发生了什么?

  假设我们设想一个坍缩宇宙的模型,时间仍然是向上的,并且坍缩不规则,那么不规则的坍缩会导致黑洞,这些黑洞相互作用、相互吞并,产生越来越大的黑洞,产生越来越多可怕的奇点。

  说到宇宙,大约一百年前发现了一种物质,叫做“暗能量”。我把它叫做“爱因斯坦宇宙常数”,他于1917年阴差阳错地提出了宇宙常数,但它完美地解释了遥远未来发生的事情。

  这是一张膨胀中的宇宙的图,遥远的未来会发生这种指数级的膨胀,看起来暗能量或宇宙常数起着决定性作用,图的底部是大爆炸,这里我们可以适用Escher的那副画的原理,将“无限”挤压成一个有限的边界。如果只有光子在活动,它们不会觉得有区别,我们可以将它挤压成一个有限的边界。

  那么大爆炸呢?我们的想法是我们也可以把大爆炸拉伸成一个有限的边界。大家可能会好奇绕着大爆炸运动的质量粒子,它们肯定知道宇宙有多大,但实际上并不是。

  因为大爆炸时温度极高,密度极大,如果粒子运动得极快,那么质量会变得完全无关。也就是说一切物质都没有质量,但其实并不是没有质量,而是在大爆炸中质量变得完全不重要,因为能量非常巨大,粒子的能量存在于运动中。

  根据爱因斯坦质能方程,能量存在于运动中,而不在这些粒子的静质量中。它们的运动就像没有质量的物体一样,因此在大爆炸的初始我们也可以适用这个原理。让大爆炸完美、平稳地发生,我们可以挤压“无限”(挤压到有限的界限内)。

  这么做的优点在于,只有在非常特殊的情况下大爆炸才能平稳地发生。我之前的一位学生兼同事Paul Tod就运用了这种观点,而不是我提出的韦尔曲率为零的假设。这是一种更好的方式,让大爆炸完美、平稳地发生。我很认可他的这种方式。

  另外,我们还可以有更多的思考。你可以说遥远未来是宇宙的演化终点,比如遥远未来会不会延伸成为另一种东西。

  我说的只是一个宇宙生命期,它可能是多个宇宙生命期的无限循环的其中某个阶段。宇宙生命期不断地循环下去。

  我是在大约15年前有了这个想法的,我想我要把这种“共形循环宇宙”的理论宣传出去。而且没有人会反对我的观点,因为目前还没有任何观察证据能够反驳。

  但随后我也在想,也许会有某些观察证据,因为我们可以通过信号来观察,因为信号是可能传递过来的,比如光信号或者更有力的引力波信号,我们是能够观测到的。如果坍缩发生并形成黑洞,各个黑洞相互靠近,它们的体积像银河系那样巨大。

  我不是在说LIGO观察到的那些黑洞。在LIGO的信号中我们确实看到了黑洞相互并合。

  我说的是星系中心的巨大黑洞,而最终他们会彼此靠近并发出信号。我们也许能观测到这些信号,对于其它效应我们也都能观测到信号。也许我的理论对应的也是这样的情况,如果有我们能观测到宇宙最早期最微观的信号,那么这就是说得通的。但只有在我们能够看到大爆炸之前的东西时才说得通。

  我们还要看未来的发现是否支持这一观点,或者我们能否发现能够推翻这个观点的现象。这是令人兴奋的,因为这为宇宙学打开了全新的领域,这是我过去从没有涉及的领域。

  今天我想邀请大家与我共赴一场旅程,一场宇宙穿梭之旅。我是一名天文学家和天体物理学家,我将向大家分享我们对宇宙的探索,就像在森林中探险一样。今天的演讲凝结了我40年来的研究成果。

  黑洞真的存在吗?如果真的存在,我们如何找到它?如果它不发光——因为它叫黑洞——那么我们如何看到它?

  再回想一下太阳和太阳系。假设太阳的体积小到成为了一个黑洞,同时其它性质保持不变,质量保持不变,在这种情况下,我们再来观测太阳系的行星(从而确定黑洞的存在),而开普勒定律会给我们答案。距离最近的行星会比其它行星的运行速度更快,围绕太阳的运行速度大约是1除以到太阳距离的平方,即使有黑洞这也是成立的,我们就是这样寻找黑洞的。

  我们通过引力对周边区域其它物体的作用来测量中心天体的质量,并确定它的密度,以及这样的密度是否必须由黑洞来解释,这就是我们发现黑洞的方法。

  刚才我说过可以通过观测(黑洞)周围的星体的运动来发现黑洞,但这些类星体距离太遥远了。英国的两位理论物理学家林登·贝尔和马丁·里斯在1971年发表了一篇影响重大的论文,他们提出如果存在能够赋予类星体能量的黑洞,那么也许这些黑洞也存在于其它星系,而不只是存在于这几个类星体。

  也许黑洞无处不在,现在我们确实认为每个星系的中心都存在一个巨大的黑洞,星系和黑洞在演化上紧密相关,它们的演化也是基于约137亿年前发生的宇宙大爆炸后的宇宙演化而进行的。

  那么在无法去类星体验证的情况下如何证明黑洞的存在?我们可以选择距离较近的星系,而距离我们最近的就是银河系。科学家们想到的方法就是寻找银河系中心的探测粒子,观察这些粒子如何运动,并确定是否存在质量高度集中的区域,从而判断可能或者肯定有黑洞存在。这些研究始于上世纪七八十年代。

  我们的研究已经走过整整40年了。我们穿越的距离是事件视界半径的一百万倍,这期间不断有研究员加入我们,而我们在各种研究中也验证了同样的发现,那里很可能有且只有一个致密天体,也许还有一些恒星级黑洞。但主要就是一个天体(黑洞),各种物理学特性也符合完全广义相对论的预测。

  这就是研究者的幸运,当我们探索森林时,我们会去发现自然赋予了我们什么,然后我们成功了。

  但在这个领域我们并不是唯一取得如此成果的人,盖兹、彭罗斯和我共同获得了去年的诺贝尔物理学奖。我们的研究成果只是在这个极限领域验证广义相对论的突破之一,他人的成果包括发现了两个恒星级黑洞结合时的引力波。

  这就是最近几年的成就,也将我们引向类似的结论,计算结果也与广义相对论完全吻合。但这两个黑洞的质量并没有几百万个太阳那么大,而是三四十个太阳那么大。射电天文学家也对这些亮度极高的类星体进行了观测,他们发现确实像广义相对论预测的那样,天体质量中心旁边的光是弯曲的,射电波向下倾斜形成了阴影。这也完全契合了广义相对论的预测。

  从爱因斯坦到现在相关研究已历经百年,我们已经做完了所有的事情吗?我们的宇宙探索已经完成了吗?并没有。我们还希望解答更多的问题。

  很小的时候我就对这个领域产生了兴趣。当时我的外公Leslie Wolf罹患多发性硬化症已有40年了,之后在上世纪80年代去世了,当时他已无法正常地走路或活动,甚至吐字也不清。看着外婆照顾他的时候,我就急切地想找到方法去帮助那些失去自理能力的人。

  接下来我要分享的研究工作,是关于如何倾听和读懂大脑的语言,并由此帮助有相关障碍的病患。

  全世界的瘫痪病人不计其数,我们认为也许可以通过植入皮质内脑机接口来帮助他们。“皮质内”的意思就是在大脑皮层的内侧,大脑皮层是大脑外部的组织,人类的大脑皮层要远多于低等动物。

  Christopher Reeve是上世纪80年代美国电影角色“超人”的扮演者,上世纪90年代中期他从马上跌落,

  导致颈部和脊髓严重受伤。作为公众人物他的情况也为人所熟知,他无法行走或抬起胳膊。更不幸的是,由于必须使用机械式呼吸机,他吐字不清也无法顺畅地沟通。

  但我们还是想问一个老生常谈的问题,我们否能通过新的更强有力的方式来倾听大脑的活动?然后问他本人他是否还想抬起手臂?也许那些(抬起手臂的)脑信号只是无法通过受伤的脊髓或信号通路传递到手臂而已。

  这是一张皮质内脑机接口侧视图,脑机接口可以用于控制义肢瘫痪的手臂以及计算机接口。

  它的工作原理是这样的,如果我想拿起某样东西,比如这个示例中的一杯咖啡,就像很多人每天早餐的那杯咖啡,我知道杯子在哪,因为我可以看到杯子。这条信息首先传递到大脑后部,然后向前传送到运动皮质区,在那里计划和详细指令信号通过脊髓传递给手臂的肌肉,这样我就可以伸手去拿起那杯咖啡。

  如果由于损伤导致这种正常活动无法实现,那么可以通过微型芯片来解决。芯片就像指甲或阿司匹林药片那么大,4毫米见方。我们通过神经外科手术把芯片植入大脑外层,然后聆听单个神经元的电子活动。当一个神经元想和另一个神经元沟通时,这个神经元会发出一种叫做“动作电位”的微弱电子脉冲,当你想要触达不同的方向时,这些电子脉冲的样式会相应地变化。

  我们可以通过芯片收集这些电信号,并对其进行实时的数学计算,就像手机和电脑的工作原理一样,我们称其为“解码算法”。解码算法可以在定制的硅芯片上运行,这些芯片是高度定制化的,因此能耗极低。这不仅有助于延长植入装置的电池寿命,同时意味着我们不用担心装置过热的问题,芯片可以读取并使用这些信号。

  这里展示的是通过使用现有的治疗装置,丧失沟通能力的患者每分钟可以表达出的单词数,比如吹吸气接口等,沿着轴线的许多点表示打字速度,当然说话是最快的沟通方式,这也是全球几个团队的主攻目标。

  红点处是一个不久前表现最好的案例。使用者凭空想象去移动电脑屏幕上的光标并完成这个动作,最快打字速度可以达到每分钟8个单词。

  第二个将要展示的视频来自于新近的一篇论文,我们让使用者尝试写字,而我们来解码这些字母并呈现出来,最后使用者的书写速度提高了一倍多,达到每分钟17~18个单词。

  而对于语言交流而言,目前的治疗系统可以收集来自大脑表层的信号,并从字典中成千上万的单词中按照顺序进行选择。我们的目标是了解个体神经元与说话之间存在怎样的关联,如何让人能够说出想说的任何单词,也就是所谓的“开放词汇”。

  这是一张非常复杂的图表,这些都是经过测量的信号和数学。信号从电极装置发出,然后过滤功能可以消除一些噪音。

  我们对信号和绿色部分的解码模块的含义进行解读,然后这些信号用于控制这位5号志愿者面前的电脑的白色光标。这是一位肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)患者,手臂和腿均瘫痪。

  那么我们如何帮助她在屏幕上打字呢?大家可以看到在这里电极阵列已经接入,她正坐在电脑屏幕前,所有字母都显示在屏幕上。这时我们问了她一个问题:你是如何教孩子练习音乐的?

  工作原理是这样:她试着将右手伸向上下左右各个方向,其实我们在做这些动作时并不知道我们是怎么做到的,我们就是想着去那么做,然后就做到了。你就那么去想,直接试着去上下左右移动,即使你的手臂无法移动。

  我们就是这样帮助患者控制光标在屏幕上的位置,当她想要点击表示“选择该项”的信号时,字母会变成蓝色,然后在她打字的地方复制出来,她会试着收紧左手并移动手腕,此类信号就可以作为点击信号。

  而我们帮助患者实现了非常快的打字速度,我们测量打字速度的方式是这样的,比如我们给出一句话:When the sunlight shines strikes raindrops in the air.(此句为患者需要打出的一句话)让她打在屏幕上。我把字体放大,她就知道她需要打出的内容,这样就不用耽误时间去想你要说什么,而是直接打字。

  这就是那套治疗装置,这是正常速度的视频,患者的打字速度约为每分钟32个正确的字母,比如我在键盘上打错了一个字母,我会去按删除键,而现在手臂瘫痪的患者也可以这么做。这是5号志愿者的案例。

  接下来我再分享一下6号志愿者的案例。这位患者展示了如何通过脑机接口实现手写,这个行为是可重复的且可保持数年之久。在移动手写义肢之前,我们需要一台平板电脑,我们在亚马逊下了单,

  购买了一台运行安卓5操作系统的Nexus 9平板电脑。我们没有改变任何设置,而我们实现了单词的手写和预测。

  过去我们只关注于患者的原始表现,而在这个案例中她是这样做的: 她看着平板电脑,而我们将平板电脑放大到电脑屏幕上,这样她就可以看得更清楚。她曾是一位辛勤的园丁,所以她对兰花的信息更感兴趣。因此她进行了搜索并找到了导航菜单,请注意看,有些字母非常小,因此她需要进行很精确的控制,我们并没有开启放大模式让字体变得更大,因为我们想测试一下治疗装置的精度和准确度的极限,就像看到满屏文字的你我一样。患者说“我想看图片”,之后屏幕就返回到了谷歌搜索页面,点击“图片”按钮,兰花相关的图片呈现了出来,最后选择了患者想看的那张。

  我们问她“这张图片是你想选的那张吗”,而答案总是“是的”。就这样我们实现了通过相同的信号去完成页面浏览和其它各种操作。

  电池与我们的生活息息相关,从3C数码到电动汽车再到航空航天等电池无处不在。而且电池技术往往决定新产业的崛起,比如没有锂离子电池就不会有智能手机,更谈不上电子商务、5G通信等,同样也不会有新能源汽车的革命。

  当前人类面临着日益严峻的气候变化危机,能源转型势在必行,大力发展可再生能源。实现碳达峰碳中和的目标,是整个人类社会的共同责任。

  可再生能源比如太阳能风能都属于间歇性能源,只有通过储能才有使用价值,所以储能技术是实现双碳目标和能源革命的关键核心技术,具有重大的战略意义。

  电池储能的应用之大影响之深,也决定了它面临多维度的巨大挑战,它需要非常丰富大量的成本低廉的原材料,要有极高的安全性,能够保障人们的生命和财产安全,还要高能量密度高功率可快充长寿命,还有无论炎热地带和寒冷地区,电池必须在全温域都保持良好的性能寿命和安全性。

  近100年来,电池技术的改进基本上来源于材料的创新,我们熟悉的主流电池从铅酸电池改进到镍氢电池,然后转变到现在的锂离子电池。

  在科技日新月异的今天,我们经常会感觉到电池技术的力不从心。发展太慢,无法满足我们高速发展的应用场景,甚至满足不了人们的一些小小愿望。比如说,可以有一周只充一次电的手机吗?有永不自燃的电动汽车吗?

  为了这些问题,为了加快电池技术的发展,科学家们一直在问,除了材料创新之外,有没有可能颠覆200多年以来一成不变的电池结构呢?有没有更好的工作生态可以让电池材料发挥出更大的潜能,让电池技术突飞猛进呢?

  在过去10多年中,我的团队一直在寻找和探索可调控界面的电池。确实我们找到了一种热调控的方法,利用瞬间热刺激,大概需要10~30秒钟消耗1%~3%的电量,我们就可以把电化学界面调大、调强。

  有了这个快捷低能耗的热刺激方法,我们就可以用最稳定最安全的材料制作电池。在不使用的时候,电池内的化学界面当然是保持最低的水平,保障了电池的绝对安全和最低的老化速率。

  而工作的时候,用热刺激可以把电池里的反应界面瞬间调大调强,来提供高功率快充能力,甚至是在任何低温环境中都有非常良好的性能。等到电池工作完了,自然冷却可以在5分钟内把电池温度降到40度以下,这样电池回到它的原始状况,安全的、稳定的。

  那么热调控的范围有多少呢?我们来看一组实验数据,图表的竖坐标是用可以测量的电池内阻来反面地表征电池的活性,内阻和活性是成反比关系的。

  我们看到热调控可以把电池的内阻,从1000降到15欧姆平方厘米,也就是说把电池的活性增加60倍,说明热调控的范围可以在60倍之间操作。更惊喜的是,我们可以从图上看到,实验证明了我们热调控机理,适用于所有的化学和材料体系,无论是锂离子电池锂金属电池或者全固态电池,我们都可以做到60倍的调控范围。所以现在我们有了一个快速的低能耗的调控范围大的调节界面的方法,我们就可以发明和创造新型的电池。

  针对前面讲到的低温痛点,我们发明了全气候电池。这是在不改变电池材料危险性的基础下,也就是说不增加电解液的可燃性,也不改变电极材料的热稳定性,而是在电池的内部植入一片10微米厚度的镍箔作为发热体。这个厚度只有人的头发丝的1/10,所以几乎不增加电池的体积和重量,有了发热体然后利用电池自带的能量,再加上一个开关我们就可以随意调控电池的活性,那么哪怕在负30度的环境里冻透的电池,我们也只需要30秒时间就可以让电池自加热到零度以上正常工作。

  所以这种全气候电池的优点是,一是30秒之内快速地给出高功率,二可以自加热不需要附带其他的能量源。最重要的一点是它不损害电池的安全作为代价,没有改变材料的活性或者说安全性,达到了电池在极低温度下照常工作的目的。

  从实验室的科学发现到产品化商业化又是一个艰难的历程,我要感谢我们的合作者和参与企业。他们花了三年时间,从18年到20年连续三年在东北海拉尔进行实地车队的试验,充分验证全气候电池的功能性能和寿命,为全气候电池投放明年冬奥会作出有力的保障。

  热调控原理让我们也发明了10分钟快充电池。因为快充的科学要求是电池的活性足够高,锂离子在两电极之间传递的足够快,而我们热调控机理可以让电池做到这些。所以未来当电动汽车来到快充桩之前,我们可以给电池来一个30秒的热刺激,然后再在10分钟之内把大电流充到电池当中。

  我们目前能够做到的最好水平是,目前我们做到充电10分钟,获得200Wh/kg的能量,然后可以如此快充上千次以上没有损害。

  10分钟快充电池的应用和推广,将是电动汽车的一个重要里程碑。因为它提供了一种快速便捷的补能方法,一定会引发电动汽车和许多应用场景的革命性变化。

  比如说原来电动汽车需要80度电来消除里程焦虑,现在可以缩小到40度电的。尽管续航里程只有300公里,但是有了随时随地的快速补能,10分钟以后又可以有三百公里的续航,不再有里程焦虑。

  而这样做我们降低了车载电池的一半成本和节省原材料消耗50%,也就是说一辆车上的电池可以用在两辆车上,真正实践“少就是多”的哲理。

  我们还发现了一种热调控磷酸铁锂电池,它克服了原有的磷酸铁锂电池的三大痛点。

  第一,解决了低温性能差的问题,因为有了热刺激的功能,我们不再依赖于磷酸铁锂材料本身的低温性能。比如说在冬天里,我们可以让电池的温度在30秒之内迅速地升温到0度以上,从而输出正常的高功率。

  第二,我们可以实现10分钟快充,这个意义非常大,因为10分钟快速便捷的补能就能让磷酸铁锂直接避开他能量密度比较低的缺陷,这个时候里程焦虑不再是问题,因为随时随地都可以便捷地补能。

  第三它可以让我们使用非燃电解液,这样让磷酸铁锂电池的安全性都更上一层楼。

  在继续的研究中,我们又研发出第二代热调控磷酸铁锂电池,目前在实验室我们已经做到300瓦时每公斤的能量密度,并成本有望降至每瓦时3毛5。新成果再加上第一代的其他优势——如10分钟快充,不怕冷,还有不含钴,钴是战略性金属,没有热管理系统——这应该是一款几乎接近终极的电池,可满足绝大部分的应用需求。

  第一,作为一个科学工作者,要有勇气和毅力去走没有人走过的路,不要太在乎别人的想法和看法,因为创新总是孤独的。

  第三,诚实的能源。我们在做科学发现和技术发明之前,甚至在独立思考别人的工作之前,首先要记住能量是守恒的。返回搜狐,查看更多

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