電動技術是綠色地球的未來，而電池技術是電動技術的基礎，也是制約電動技術大規模發展的關鍵。目前的主流電池技術是鋰離子電池，這種電池能量密度不錯，效能較高。但是鋰屬于稀有元素，成本高資源有限；同時隨著可再生能源的使用上升，鋰離子電池的能量密度已經不再足夠。如何應對？MayankJain盤點了一些未來可能會采用的電池技術。原文發表在medium上，標題是：TheFutureofBatteryTechnology

現在的地球充滿了能量，而我們正竭盡所能去捕獲和利用好那些能源。盡管我們在朝著可再生能源轉變的過程已經做得更好，但在儲存能量的事情上我們還沒有什么進展。

目前，電池技術的最高標準是鋰離子電池。這種電池似乎具備最佳的能量密度，效能高（約99％），并且使用壽命很長。

那有什么問題呢？隨著我們捕獲的可再生能源不斷上升，鋰離子電池的能量密度已經不夠了。

由于我們可以不斷批量生產電池，這似乎沒什么大不了，但問題是鋰是一種相對稀有的金屬，因此，它的成本不低。盡管電池的生產成本在下降，但對能量儲存的需求也在迅速新增。

我們已經到達了這么一個時點，一旦制造出克替代鋰離子的電池，將會對能源行業出現巨大影響。

化石燃料能量密度更高是事實，這是妨礙朝著完全依賴可再生能源轉變的一個巨大的影響因素。我們要排放能量高于自身重量的電池。

鋰離子電池是如何工作的

鋰離子電池的工作機制跟普通AA或AAA化學電池類似。它們有陽極端子和陰極端子，以及在兩者之間的電解質。跟普通電池不同的是，鋰離子電池中的放電反應是可逆的，所以電池可以反復充電。

陰極（+端子）由磷酸鐵鋰制成，陽極（-端子）由石墨制成，而石墨就是碳制成的。電只是電子的流動。這些電池通過讓鋰離子在陽極和陰極之間移動從而出現電流。

充電時，離子移動到陽極，放電時離子就跑到陰極。

離子的這種運動導致電子在電路的移動，所以說鋰離子運動和電子運動是相關聯的。

硅陽極電池

很多像寶馬這樣的大型車企一直在投入資金開發硅陽極電池。就像普通的鋰離子電池相同，這些電池用鋰陽極，但是它們不用碳基陽極，而是用硅。

作為陽極，硅比石墨好用的原因在于要4個碳原子才能hold住鋰，而1個硅原子就能hold住4個鋰離子。這是一次重大升級……使得硅的性能比石墨強了3倍。

盡管如此，鋰的使用依然是一把雙刃劍。這種材料仍然價格昂貴，但是生產設施轉移到生產硅電池也比較容易。假如電池是完全不相同的話，廠就得進行徹底的重新設計，這樣就會導致切換的吸引力略微降低。

硅陽極是通過對沙進行處理出現純硅而制成的，但是研究人員當前面對的最大問題是，硅陽極在使用的時候會膨脹。這會導致電池降級得太快。而且陽極也很難批量生產。

石墨烯電池

石墨烯是一種碳薄片，采用的材料跟鉛筆的相同，但是把石墨粘到薄片上的成本很高。石墨烯因為在很多用例中的出色性能而備受稱贊，而電池就是用例之一。

有些公司正在研究可以在幾分鐘之內充滿電，并且放電速度比鋰離子電池快33倍的石墨烯電池。這有關電動汽車來說價值巨大。

泡沫電池

目前，傳統的電池都是二維的。它們要么像鋰電電池相同堆疊而成，要么像典型的AA或鋰離子電池相同卷起來。

而泡沫電池則是個全新概念，涉及到電荷在3維空間的移動。

這種3維結構可加快充電時間并提高能量密度，這些都是電池極其重要的品質。跟大多數其他電池相比，泡沫電池還沒有了有害的液體電解質。

泡沫電池用固體電解質來替代液體電解質。這種電解質既能傳導鋰離子，同時還能跟其他電子設備絕緣。

保持住電池負電荷的陽極是由泡沫銅制成的，上面還涂有所需的活性材料。

然后再把固態電解質涂覆在陽極周圍。

最后，用一種所謂的“正極漿料”的糊劑去填充電池里面的間隙。

鋁氧電池

這些電池的能量密度是所有電池里面最大之一。其能量比目前的鋰離子電池更強勁，重量更輕巧。有人聲稱用這些電池可以讓電動汽車續航2000公里。這是什么概念？作為參考，Tesla的最大續航里程約為600公里。

這些電池的問題在于它們無法充電。它們是通過鋁和氧在水基電解質中的反應來出現氫氧化鋁和釋放能量。電池的使用會消耗掉作為陽極的鋁。

鈉電池

目前，日本的科學家正在研究制造用鈉來取代鋰的電池。

這會是顛覆性的，因為理論上鈉電池的效率要比鋰離子電池高7倍。另一個巨大的優勢是，鈉是地球儲量第六豐富的元素，相有關而言，鋰是稀有元素。