浅谈几种未来电池的性能和应用畅想

手机技术的发展与其支持的电池可用性息息相关！这是众所周知的事实，正如我们每天晚上都要给手机充电。到目前为止和其他商业化学电池相比，从轻便性、成本合算、可充电以及支持更高密度来看，锂电池是当今移动设备供电的主力和标准。开发于1970年代的锂电池技术，很不幸已经快接近其理论极限了，其能力滞后于移动技术的发展水平，不仅是夜间充电模式说明了这点，而且最新的产品介绍也在规避这个问题，从改善续航时间包括无线充电和手机电池情况都明显的证明了这点。

从一开始，我们就在渴望有一个更好的电池，由于电池性能的局限性，不仅是在消费类电子，而且电动汽车行业和相关的清洁能源项目现在都有了紧迫感。在2013年的11月，美国能源部拿出12亿美金计划在五年内努力开发出一个改变这个现状的电池技术，预期达到比现在电池寿命长5倍的能力。这一举动将催生一系列活动，并且在将来，你还会听到越来越多的未来电池概念。这里介绍几种新型未来电池！

1、锡纳米晶体锂离子电池

电池通过共享一个共同的载荷电子将化学能转化为电能。现在的锂电池通过将锂离子从负极（阴极）送到正极（阳极）来产生电而充电时反向。电极通常由钴、石墨、锰、镍并不是吸收所有的锂离子。锡是一种更理想的电极，但是锡晶体在吸收锂离子时会变成3倍大，释放锂离子时缩小，就像一块海绵。为了应对体积的变化，在瑞士苏黎世ETH和EMPA科研所的无机化学实验室的科学家们正在研发一种由小锡晶体制成的纳米材料，可以有效的释放和吸收锂离子，那样就可以使电池的储蓄容量翻倍。

2、金属-空气电池

金属-空气类电池的金属电极与空气中的氧气发生反应，而不是液体，来产生电流。对于电极最有前景的材料似乎只有锂和钠，虽然铝和锌也研究过。事实上，锌空气电池早就有了，比如用于助听器市场的Renata’s ZA675DP6.

尽管锂-空气电池的开发还处于起步阶段，但是这项技术还是最有前景的，高于锂离子5到10倍理论比能（单位体积消耗的能量）。对于电动汽车产业非常有吸引力。锂-空气电池的高比能相对现在已有的锂离子电池的平均125英里的转化量，现在的锂-空气电池能转化到1000英里的范围。钠-空气电池比锂空气电池虽然理论能量更低，但是更加稳定和容易建立，所以仍比现在的锂离子电池更有效。钠-空气电池测试还表明，他们也许可以比锂-空气电池有更高的实际能量存储能力。

3、液态金属电池

由比尔盖茨支持且在麻省理工学院成立并启动，Ambri已经开发出一种熔盐电解质，夹在两层液态金属中间。在液态金属的两个电极（一个是低密度的阴极，另一个是高密度的阳极）之间产生的电荷差异，产生电压。Ambri，也曾经接受了早期美国能源部690万美元的高风险的ARPA-E项目，该项目主要应用于电网中使能源系统更加有效的一种存储应用技术。

4、更多新的电池概念

其他新的电池概念包括锂-硫，它是现在的锂离子电池能量密度的3到5倍，并且糖-生物电池提供的绿色能源技术除了高能量密度外，在开发下一代的电子化学电池中提出许多新的电池概念。这是一个竞赛，看哪个电池技术会获得最终成功，但无论如何，消费者都将获益。