中國電池雜志-中國電池網(wǎng)9月18日訊（陳語 張倩 北京報道）縱覽全球電池行業(yè)，近十年來，還未出現(xiàn)可量產(chǎn)的顛覆性電池技術(shù)，雖然不斷有新的電池技術(shù)涌現(xiàn)，但量產(chǎn)之路漫漫。便攜電子產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模普及，帶來了對外觀緊湊、重量輕便以及功率強勁電池的大量需求。但受制于電池技術(shù)發(fā)展，手機、可穿戴設(shè)備等電子產(chǎn)品進(jìn)化速度被迫放緩。
“現(xiàn)有的充電電池技術(shù)已非常成熟，但仍不能滿足用戶的需求。除了筆記本電腦、手機和數(shù)碼相機以外，其它產(chǎn)品領(lǐng)域也存在類似的電源供應(yīng)缺口。預(yù)計在未來幾年，鋰離子充電電池的容量不會有太大的改進(jìn)空間，在滿足日益增長的電能需求時將感到吃力，這就為新型電源技術(shù)和產(chǎn)品的興起創(chuàng)造巨大的機會。”近日，UL小型電池與微型燃料電池首席工程師梁坤正在接受中國電池網(wǎng)（微號：mybattery）采訪時表示，微型燃料電池技術(shù)可以彌補便攜電子產(chǎn)品對大功率電池的需求缺口，通過把氫或甲醇等燃料與氧氣相結(jié)合，燃料電池就能產(chǎn)生電力，并能持續(xù)發(fā)電。由于具有很高的能量密度，燃料電池的前景非常誘人。當(dāng)燃料電池在不遠(yuǎn)的將來實現(xiàn)商業(yè)化時，它們在能量存儲方面將會取得顯著改善，允許電子產(chǎn)品增加新的功能，并延長其工作時間。同樣重要的是，用戶可以更換燃料盒，在幾秒鐘內(nèi)“補充彈藥”。而相比之下，為傳統(tǒng)電池充電則需要幾個小時的時間。
UL小型電池與微型燃料電池首席工程師梁坤正
UL成立于1894年，是全球知名的獨立從事安全科學(xué)事業(yè)的公司。作為擁有120多年歷史的權(quán)威第三方檢測認(rèn)證機構(gòu)，UL深受北美乃至全球消費者、零售商和采購商的認(rèn)可。目前，全球每年有220億件產(chǎn)品使用UL的認(rèn)證標(biāo)識，UL同全球10萬余家制造企業(yè)保持合作關(guān)系，廣泛涉及家電、家具、電子產(chǎn)品、建筑、汽車、玩具、食品等領(lǐng)域。UL自1980年進(jìn)入中國以來，為中國制造商提供本土化測試、認(rèn)證、檢驗、培訓(xùn)和咨詢服務(wù)，并幫助中國產(chǎn)品進(jìn)入北美市場。在中國，超過20,000家工廠和制造商獲得UL認(rèn)證。
UL作為全球檢測和認(rèn)證領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，在電池及能源安全領(lǐng)域擁有超過30年豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗，可提供專業(yè)的測試、認(rèn)證、培訓(xùn)和咨詢服務(wù)。目前，UL正力推微型燃料電池安全解決方案。在梁坤正看來，3C產(chǎn)品被賦予更大的屏幕跟更多的功能，對電池續(xù)航有更多的期待，使得長期廣泛使用的電池性能開發(fā)被壓迫到極限。下一代的手持式電源──微型燃料電池憑借著更長的供電時間、省略充電的等待、以及無需與電網(wǎng)連接的特性，可極大地釋放行動裝置的潛能，足以持續(xù)支持手持式設(shè)備的進(jìn)化。而電池安全專家——UL憑借其在能源安全科學(xué)的知識與實作上早打下廣泛深厚的基礎(chǔ)，將幫助制造商在這個嶄新的科技領(lǐng)域蓬勃發(fā)展。
微型燃料電池商業(yè)化可期
梁坤正坦言，盡管最近幾年取得了一些進(jìn)展，但燃料電池在商業(yè)化方面仍然面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，包括其總體效率和功率密度較低、小型化、水蒸氣排放和高成本等。此外，不同于其它的許多科技產(chǎn)品，微型燃料電池需要跨組織協(xié)調(diào)，包括監(jiān)管方面的調(diào)整、安全性、標(biāo)準(zhǔn)、燃料盒發(fā)送和OEM產(chǎn)品改造，以確保其能被市場接受和獲得商業(yè)上的成功。
具體來說，在生產(chǎn)、存儲以及加充燃料的安全性及便利性方面，梁坤正認(rèn)為，高密度儲氫是氫能利用和走向大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的一大瓶頸，隨著工藝不斷改善，先進(jìn)的技術(shù)和材料將助力氫能產(chǎn)業(yè)化。此外，氫氣是一種易燃易爆的氣體，因此燃料電池的安全性也是一個不可回避的問題。氫能的儲存除了基礎(chǔ)的材料與設(shè)計之外，最好要有安全標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)，或者直接將各個產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的副產(chǎn)品（氫氣）拿來應(yīng)用。另外，燃料匣的設(shè)計以及區(qū)內(nèi)的燃料管理與充填也是非常需要注意的地方。至于加充燃料方面，考慮使用的安全與便利性，未來的方向應(yīng)該是使用非消費者可以自行加充的燃料匣。
除此之外，微型燃料電池與其他消費類電池相比，經(jīng)濟(jì)性不高，想要實現(xiàn)商業(yè)化，須有好的盈利模式。梁坤正建議，微型燃料電池在推廣應(yīng)用，首先應(yīng)專注于對微型燃料電池需求最大、并可能通過采用微型燃料電池而獲得最大收益的市場領(lǐng)域及應(yīng)用領(lǐng)域，從這些早期應(yīng)用領(lǐng)域入手，將為向更廣闊的市場滲透積累經(jīng)驗和奠定基礎(chǔ)，如筆記本電腦和平板電腦等手持式設(shè)備領(lǐng)域。其次，需要通過技術(shù)創(chuàng)新來提高微型燃料電池的性能，讓成本曲線逐步降低，并通過跨行業(yè)合作，以及目標(biāo)專注的市場定位和營銷來消除商業(yè)障礙。
雖然微型燃料電池要實現(xiàn)商業(yè)化，目前仍面臨以上種種困境，但其優(yōu)點也顯而易見——更長的供電時間，這提供了制造商整合新一代產(chǎn)品的機會。如微型燃料電池的容量可容許最新型的移動電話持續(xù)使用一個星期，簡單來說，微型燃料電池僅需更換燃料匣就如同換上新電池一樣，使得手持式設(shè)備可以再擁有同樣的長時使用時間。如此，即省去了過去必須等待的漫長充電時間，也省略了隨處尋找可供充電插頭/插座的窘境，這項創(chuàng)新科技無疑能更好地幫助行動裝置獲得真正的自由。
近年來，因為系統(tǒng)整合以及材料科學(xué)的突破，使得微型燃料電池商業(yè)化的可行性大大提高。微型燃料電池也將為大量新電子科技產(chǎn)品的商業(yè)化應(yīng)用開啟無限可能性。有分析師指出，微型燃料電池將在不久的未來可望為消費性電子提供諸多成功機會。而UL的安全認(rèn)證可以提高消費者的接受度，進(jìn)而加速全球化市場的應(yīng)用。
UL實驗室
重視安全性 UL標(biāo)準(zhǔn)先行
標(biāo)準(zhǔn)的缺失與滯后，將在很大程度上制約新產(chǎn)品的商業(yè)化應(yīng)用。目前，無論是日本、韓國等亞洲國家，還是美國、德國等歐美國家，都十分重視燃料電池，正加大馬力進(jìn)軍這一產(chǎn)業(yè)，尤其是積極搶占標(biāo)準(zhǔn)這一產(chǎn)業(yè)制高點。據(jù)梁坤正介紹，IEC（國際電工委員會）專門成立了IEC/TC105（國際電工委員會燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會），負(fù)責(zé)燃料電池的國際標(biāo)準(zhǔn)制定，目前國際上針對燃料電池的通用標(biāo)準(zhǔn)是IEC 62282，其適應(yīng)性與權(quán)威性毋庸置疑。事實上，IEC 62282-6-100標(biāo)準(zhǔn)也會跟隨技術(shù)的進(jìn)步，一直持續(xù)改進(jìn)。
IEC 62282-6-100是IEC的微型燃料電池標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了UL標(biāo)準(zhǔn)未包含的燃料類別，例如甲酸、儲氫合金、液化石油氣等。UL臺灣實驗室于今年7月成為全球第一個，也是目前唯一一個官方認(rèn)可的CB測試實驗室，可為客戶提供IEC 62282-6-100的CB測試報告及認(rèn)證證書。不僅如此，在IECEE CB Scheme中，UL亦因電池安全的成就而被視為領(lǐng)袖成員。在全球范疇中，UL擁有四個NCB以及超過50個CBTL。
除了作為認(rèn)證與檢測領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，UL也是標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)方面的世界知名機構(gòu)。IPC、IEC等各種標(biāo)準(zhǔn)，主要關(guān)注產(chǎn)品的性能和加工性。而UL標(biāo)準(zhǔn)更關(guān)注產(chǎn)品的可靠性，延伸出去就是產(chǎn)品的安全性——UL標(biāo)準(zhǔn)更關(guān)注對消費者的保護(hù)。對于消費者而言，獲得UL認(rèn)證的產(chǎn)品即是安全信賴的保障。
“企業(yè)與UL合作，將直接受益于UL的‘安全貫穿于產(chǎn)品生命周期’理念，早在產(chǎn)品研發(fā)階段，將產(chǎn)品的安全性視為核心要素，追求更安全和高質(zhì)量的產(chǎn)品，從而獲得國內(nèi)乃至國際市場的認(rèn)可。” 梁坤正表示，“目前為止，UL在安全領(lǐng)域已經(jīng)頒布超過1614條相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中70%以上的標(biāo)準(zhǔn)成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。UL標(biāo)準(zhǔn)的制定和審議由UL標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會（STP）負(fù)責(zé)。STP是一個利益平衡的組織，代表了不同的利益相關(guān)方，包括行業(yè)協(xié)會、政府機構(gòu)、團(tuán)體、保險商，消費者代表、商業(yè)用戶、制造商和其他有關(guān)方面的利益團(tuán)體。UL標(biāo)準(zhǔn)是采納吸收各方意見形成的開放、共識、與時俱進(jìn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，UL也積極參與到國際電工技術(shù)委員會（IEC）及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)活動中，通過提升北美安全準(zhǔn)則在國際通用標(biāo)準(zhǔn)上的采用率，減少ANSI/UL標(biāo)準(zhǔn)因國家差異帶來的需求，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的國際協(xié)調(diào)。企業(yè)憑借UL安全標(biāo)志，將在全球市場準(zhǔn)入方面更具競爭力，與UL合作的企業(yè)將有機會成為UL標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)小組（STPs）的成員，從而躋身國際舞臺，掌握行業(yè)話語權(quán)。同時，與UL合作還能夠縮短新產(chǎn)品的測試時間，提升企業(yè)整體技術(shù)能力，同時提高產(chǎn)品性能，進(jìn)一步符合國際法律法規(guī)的要求。”
梁坤正介紹，UL臺灣實驗室具有測試氫燃料電池的能力，一件樣品的測試周轉(zhuǎn)時間大約需要1.5個月。UL目前可以提供UL與IEC兩種認(rèn)證，其皆能依據(jù)客戶的需求量身打造：
UL 2265A 手持式甲醇燃料電池標(biāo)準(zhǔn)──直流電壓不高于60 Vdc，且能量不高于240 VA；操作溫度不超過60°C（140°F）；由OEM廠商整合于信息類產(chǎn)品內(nèi)；包含采用甲醇或者甲醇水溶液的燃料。
UL 2265C 手持式硼氫化合物燃料電池標(biāo)準(zhǔn)──直流電壓不高于60 Vdc，且能量不高于240 VA；操作溫度不超過50°C（121°F）；包含采用硼氫化鈉與硼氫化鉀的燃料。
另外，UL在微型燃料電池測試標(biāo)準(zhǔn)方面，充分考慮了結(jié)構(gòu)、制造、性能等因素，并涵蓋了材料、電氣、機械、材料等類別：壓力差、振動、溫度循環(huán)、高溫暴露、壓縮負(fù)載、輸出端口之外部短路、長期儲存、燃料匣之高溫連結(jié)、燃料匣之連結(jié)循環(huán)、安全超低電壓。另外，測試也包含了燃料電池在正常運作時，其表面、組件以及排出氣體的溫度量測，以確保溫度不超過安全使用范圍。另外，在各項測試完成之后，UL會確認(rèn)危險燃料（如是否有毒性或腐蝕性）沒有泄漏，同時危險氣體（如可燃）的逸散也在衡量的范圍內(nèi)。
除了根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)提供服務(wù)，UL也樂于與制造商合作，發(fā)展適用于其燃料與產(chǎn)品的新標(biāo)準(zhǔn)。
小資料
IECEE CB體系是電工產(chǎn)品安全測試報告互認(rèn)的第一個真正的國際體系。各個國家的國家認(rèn)證機構(gòu)（NCB）之間形成多邊協(xié)議，制造商可以憑借一個NCB頒發(fā)的CB測試證書獲得CB體系的其它成員國的國家認(rèn)證。CB體系的主要目標(biāo)是促進(jìn)國際貿(mào)易，其手段是通過推動國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)以及產(chǎn)品認(rèn)證機構(gòu)的合作，而使制造商更接近于理想的“一次測試，多處適用”的目標(biāo)。
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