这一研发提速，储能版图将重塑？

目前，全球量子电池研究仍处于实验室理论探索与原型验证阶段，但已有多个研究团队取得一定研发进展，这些研究成果将给储能技术领域带来颠覆。

从智能手机、电动汽车，到公用事业规模储能系统，电池已经渗透到现代社会方方面面，推动储能装置在小型微型化、高功率密度、大存储容量、更快速充电等性能上不断逼近物理与化学材料的理论极限。在此背景下，量子电池这一基于量子力学原理的新型储能技术开始受到关注。通过利用量子纠缠、量子相干等奇特效应，让量子电池理论上实现储能密度与充电速度突破。目前，全球量子电池研究仍处于实验室理论探索与原型验证阶段，但已有多个研究团队取得一定研发进展，这些研究成果将给储能技术领域带来颠覆。

重新定义小型储能技术极限

传统电池通过化学反应存储能量，量子电池则基于量子力学原理运作，后者得益于微观世界中独特的量子特性以及自下而上的原子级制造工艺，有望成为一种具有更小体积、更强充电功率、更高存储容量以及更大可提取功的新一代储能与供能装置。

法国前沿科学洞察网指出，量子电池可以作为小型离网能源，也可为物联网设备供电。同时，由于充电和存储功能集成在一个系统中，更易于集成和使用。

全球范围内，量子电池研发仍处于早期阶段，但已有一些关键性突破。今年7月，兰州大学与湖北大学和中科院精密测量院合作提出自放电缓解量子电池方案，相关研究成果已发表在全球物理学顶级期刊上。这是该团队继2024年提出抗老化的远距无线充电量子电池方案后，取得的另一重要成果。该方案首次同时实现了对量子电池可提取功的优化与自放电的有效控制，对于推动量子电池的物理实现具有重要理论指导意义。

同一时期，澳大利亚皇家墨尔本理工大学和澳大利亚联邦科学与工业研究组织组成的研究团队，开发出一种能显著延长量子电池寿命的新方法，可以将量子电池的能量保持时间控制至微秒级，比之前的模型提升1000倍。澳大利亚皇家墨尔本理工大学校长特聘研究员Francesco Campaioli表示：“此次技术突破，为便携式电子设备和小型传感器供电提供了新方向，相当于一部手机充电30分钟后闲置，大约20天后才会没电。”

科学界普遍认为，针对量子电池研发，找到恰到好处的能量水平并能够简单可靠进行管理、存储和释放是关键，因为物质在量子物理学中的行为常常出人意料且难以预测。麻省理工学院能源研究所教授罗伯特·汤普森表示：“量子效应在实验室环境下表现良好，但在真实世界中仍然面临稳定性问题。极端温度、震动等因素都可能影响量子态的维持。”

有效提高光伏电池转换效率

美国物理学会旗下能源期刊PRX Energy指出，量子电池技术可以显著提高太阳能电池效率，使其能够更快捕获和储存太阳能，同时也能催生出更高效、更强大的电子设备。

今年2月，澳大利亚联邦科学与工业研究组织首席科学家James Quach领导的研究团队，成功开发出一种利用微腔的量子电池模型。该微腔是一个充满有机分子的微小空间，有机分子之间会放置高反射性的微米级镜子，这些镜子能够捕获激光，促使分子从光中吸收能量。

该研究团队充分利用量子纠缠现象，从而让这个量子电池模型可以实现一种称为“超吸收”的显著效应，进而让充电速度变得更快。微腔中的有机分子越多，充电过程就越快，这是因为相互纠缠的吸光分子协同工作，形成了一个整体的“量子超级分子”，增强能量吸收能力。这意味着，在阴天等弱光条件下，这个量子电池模型能更高效地捕获稀缺的光子；而在强光条件下，集体吸收特性则以远超传统电池的极限速度进行充电，从而大幅提升吸光效率，为全天候、高效益太阳能发电与存储一体化提供了全新路径。

James Quach表示：“量子电池通过改善光电材料在弱光条件下的能量捕获能力，提高太阳能电池的效率。不过，我们还有很多工作要做。比如，目前的太阳能电池能够存储来自宽范围波长的能量，但我们量子电池原型只能吸收特定波长的光。”

James Quach研究团队正在探索不同材料和结构配置，从而进一步完善这个量子电池模型的构造，为大规模应用制造出实用且成本效益高的量子电池奠定基础。

大幅提升电动汽车续航能力

值得一提的是，量子电池在电动汽车领域应用也有显著进展。今年4月，特斯拉公布了其量子电池技术研发动向，称该技术将使特斯拉新款电动汽车续航能力突破2000公里。

“这不是简单的技术迭代，而是能源行业的革命性飞跃。”特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示。量子电池技术突破了锂离子电池的物理限制，通过结合量子隧穿效应和超级电容技术，将电池能量密度提高近8倍。

特斯拉在量子电池技术方面的研发主要集中于“量子波动提取”，即利用电子的波粒二象性，通过特殊材料结构，让能量在微观层面实现高效储存和释放，研发关键在于新型纳米级石墨烯阵列结构。特斯拉首席技术官安德鲁·鲍尔指出，这相当于将储能技术提升一个或两个维度，将打破传统热力学的部分限制。特斯拉开发的专用量子管理系统，还可以精确控制充放电过程，确保电池安全高效运行。

美国汽车工程师学会独立测试显示，搭载量子电池的特斯拉Model S在综合工况下，续航里程可达1980公里，较目前市面上的电动汽车提升近3倍。

特斯拉方面表示，该公司的量子电池技术还支持“闪充”功能，只需要15分钟即可充满80%的电量，足够行驶1600公里。虽然特斯拉并未公布搭载量子电池的车型价格，但市场估计，将比同级别车型高出30%至50%。

原标题：量子电池研发提速

文丨本报记者 王林

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出品 | 中国能源报（cnenergy）

责编 | 李慧颖