很難想象如果生活中沒有了電池會(huì)是什么樣子。且不說滿大街送外賣的快遞小哥要急紅了眼，大多數(shù)已經(jīng)患上“電子產(chǎn)品重度依賴晚癌”的現(xiàn)代人顯然無法適應(yīng)沒有了愛瘋、PSP的日子;放眼望去，滿大街溜溜跑的純電動(dòng)汽車失去了用武之地，由一塊小小的電池建構(gòu)起的現(xiàn)代生活似乎瞬間分崩離析。

　　《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》近日推出年度科技�？�，對鋰電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了回顧，同時(shí)介紹了目前鋰電池領(lǐng)域進(jìn)行的前沿創(chuàng)新，對未來家用/工業(yè)級儲能電池產(chǎn)業(yè)亦有探討，車云菌獨(dú)家編譯，并有所刪減。

　　只要經(jīng)常各地飛的朋友們不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)場里除了咖啡館和各種餐館常常人滿為患，大家候機(jī)時(shí)最喜歡待得地方，莫過于各個(gè)登機(jī)口旁邊放置的充電柱，因?yàn)楝F(xiàn)在無論哪個(gè)牌子的智能手機(jī)，如果連續(xù)使用，續(xù)航都超不過6~8個(gè)小時(shí);而面對市場上眾多品牌的電動(dòng)車型，單次充電續(xù)航里程的多少，也成了消費(fèi)者購買電動(dòng)汽車的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，甚至「里程焦慮」(RangeAnxiety)這樣的詞匯也應(yīng)運(yùn)而生。

新能源時(shí)代到來前，電池創(chuàng)新競賽到哪一步了？

　　原地踏步?

　　像電池這種在現(xiàn)代生活中扮演著重要角色的儲能產(chǎn)品，卻遲遲跟不上前沿科技快速前進(jìn)的腳步，而赤裸裸的現(xiàn)實(shí)只會(huì)令人更加郁悶，特別是硅谷很多創(chuàng)業(yè)家對電池技術(shù)的發(fā)展缺乏類似“摩爾定律(Moore'sLaw)”這樣的理論支撐而深感惋惜。

　　「摩爾定律」是由英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾于1965年提出的，他預(yù)測“計(jì)算機(jī)芯片每18個(gè)月性能都會(huì)翻倍，但成本卻在逐漸降低”。對英特爾這樣的芯片商而言，摩爾定律的出現(xiàn)反倒成了刺激其技術(shù)突破的外部力量，所以電池產(chǎn)業(yè)亟待一場能夠帶來翻天覆地變化的革命力量。

　　誠然，我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姵匾呀?jīng)在性能上有了大幅提升，但是相比摩爾定律描述的芯片技術(shù)的革新速度，仍相差萬里。目前大多數(shù)移動(dòng)電子設(shè)備和電動(dòng)汽車都靠鋰電池功能，而正是索尼在20世紀(jì)90年代將其實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。在過去的幾年里，鋰電池的重量越來越輕，但容量和性能卻與日俱增，像蘋果MacBookAir使用的大尺寸鋰電池，在正常工作模式下，可實(shí)現(xiàn)12小時(shí)的超長待機(jī)。

　　美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)，電化學(xué)技術(shù)小組負(fù)責(zé)人VincentBattaglia認(rèn)為“鋰電池是一種近乎理想的電池”。因?yàn)殇囀堑厍蛏现亓孔钶p的金屬，相比鉛、鋅和鎳鎘這些比重更大的替代品，它攜帶電子的能力更勝一籌。此外，鋰電池不會(huì)出現(xiàn)鎳鎘電池的“記憶效應(yīng)”，所以你完全不必等電量耗盡，隨充隨用也不用擔(dān)心會(huì)對電池造成傷害。

　　但現(xiàn)在的焦點(diǎn)其實(shí)在鋰電池自身的相對短板上。鋰的過于活潑導(dǎo)致安全性問題，能量密度偏低，儲電成本偏高等。

　　盡管目前很多科研人員都在努力嘗試，但大家面臨的主要問題在于如何將理想化的實(shí)驗(yàn)成果轉(zhuǎn)化為可大批量生產(chǎn)的、日常生活能夠使用的電池產(chǎn)品。由于在電極材料的選擇和制造工藝上，并無大幅改觀，因此不少科學(xué)家對鋰電池能量密度是否能在現(xiàn)有水平上得到進(jìn)一步提升，仍持保留意見。

　　關(guān)于鋰電池電極、電解質(zhì)的各種創(chuàng)新

　　目前Battaglia博士領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組正在研究一種名為“過渡金屬”(transitionmetals)的材料。這是一種由金屬錳、鎳、鈷和石墨組成的混合物，可用來充當(dāng)鋰電池的電極。Battaglia表示只要找到上述四種金屬的最佳配比，就能夠有效提高原有鋰電池的能量密度。相比開發(fā)一款全新電池產(chǎn)品所耗費(fèi)的精力和財(cái)力，這種「借力」的方式實(shí)在是有夠機(jī)智!

　　其他機(jī)構(gòu)的研究人員則探索了多種提高電池能量密度的方式。來自美國斯坦福大學(xué)的崔毅和他的同事們正在開發(fā)一種薄膜，它的厚度只有原子大小，可用來包裹電池陽極。據(jù)悉，經(jīng)過薄膜包裹處理后的陽極能夠承載鋰離子的數(shù)量大幅增加，同時(shí)搭配用硫制成的陰極(硫，和金屬鋰類似，有著很高的能量密度)，其存儲的電能總量約為同質(zhì)量鋰電池的5倍。
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