自從20世紀中期計算機芯片發明以來，技術就一直在飛速進步，我們可以用一個故事來講述：摩爾定律。每2年芯片中的晶體管數量就會翻倍，其它技術也在進步，最終使得處理器的性能每隔18個月翻一倍。從摩爾定律被含義的那天起，到現在已經40多年了，它一直沒有被打破。一代人在電子領域創造了驚人的進步，摩爾定律很好地詮釋了這些進步；在摩爾定律的推動下，智能手機已經進入到億萬人的口袋，它比幾十年前最好的電腦還要強大幾千倍。

再看看設備中使用的電池，它的發展完全和摩爾定律不匹配。1991年索尼率先將鋰離子電池商用，到今天這門技術并沒有明顯的改變。汽車使用的技術更為古老，內燃發動機的基本設計、車用鉛酸電池幾十年都很少改變。

縱觀設計的歷史，大多時候公司們根本沒有改變的欲望，行業一直運行得很好，我們很少去考慮電池。回看2000年時，手機充一次電可以用好幾天。然而在過去的10年里，我們已經進入了智能手機時代，電池的不足開始變得嚴重起來。與9年前喬布斯公布的iPhone相比，蘋果最新的手機強大16倍，但它的續航時間仍然不到一天。

新老手機之所以性能差距如此之大，重要歸功于工程進步，它是通過提高處理器效能實現的，而不是因為電池更好。至于毫安時（在一定的放電時間下完全放電出現的電流），iPhone6s只比2007年第一代iPhone提高了22%。

鋰離子電池挑戰

設計鋰離子電池很簡單。當電池充電時，電子流通過電路傳送到負極，吸引電解質溶液中的鋰離子（一種可帶電粒子）。當我們使用電池時，離子會通過溶液轉移到負電極，它會釋放電流給設備充電。

這是相當基本的化學過程，結果就是很難改進。只有幾種元素可以使用，而事實證明鋰是最適合的。要改進電池，辦法就是改變電極和電解質的化學成份，但改進是逐步進行的，而且隨著時間的推移改進會越來越難。盡管富有的科技公司不斷向電池投入資本，每年電池的性能仍然只能提升5%。事實上，許多電池制造商發現要提升電池效能，最好的辦法就是新增體積，讓它有更大的空間容納更多的離子。

有關許多人來說，這樣的辦法顯然不夠好。智能手機最開始只是日常生活的重要部分，現在成了我們的基本需求。我們用它來支付錢款，用它來通信，用它來導航。假如手機不能用，我們會很心煩。這還不算什么，當電動汽車、搶救生命的健康設備沒有電時后果更嚴重。照預測，太陽能將是未來的重要能源，假如沒有太陽，就要電池擁有很大的存儲容量才行。

替代產品

人們對電池越來越依賴，受到需求的推動，公司投入大量的時間和金錢開發鋰離子電池替代產品。

去年，劍橋大學科學家宣布獲得巨大突破，它們開發了“鋰空氣”(lithium-air)電池，科學家宣稱新電池的性能是現有鋰離子電池的10倍。新技術直接使用空氣中氧氣的部分電子，而不是使用存儲在電池一端的電子，他們宣稱電池的性能可以大幅提高，充電一次可以讓一輛電動汽車從倫敦開到愛丁堡。

劍橋科學家將這種“鋰空氣”電池稱為“最終電池”，其實這種設計幾十年前就出現了，但傳統的過氧化鋰設計被證明是不穩定的，而且不支持多次充電。采用新的化學成份替代氫氧化鋰能減少耗電化學反應的次數，使得電池可以反復充電2000次以上。

美國伊利諾斯州阿貢國家實驗室（ArgonneNationalLaboratory）的研究者上周宣布取得突破，他們推出了超氧化鋰物電池，新技術解決了其它鋰空氣電池的許多重要難題。新設計還要幾年才能投入商用，可能至少要10年時間。

還有一個方法也許同樣行得通：不去開發更好的電池，而是尋找更好的方法供應能量。英國IntelligentEnergy公司宣稱在不久的將來可以在消費電子產品上使用氫燃料動力鋰電池。

IntelligentEnergy公司CEOHenriWinand說，采用新技術開發的原型電池能夠讓智能手機持續用上一星期，可以讓無人機飛幾小時而不是30分鐘。它不要充電，燃料動力鋰電池可以在內部互換。公司還與Suzuki合作開發搭載燃料動力鋰電池的滑板車，它還與一家新興智能手機商開發使用燃料動力鋰電池的產品。魏南德說：“以后我們不用再按照電量來安排生活。”他說采用燃料動力鋰電池的手機還有18個月就會出現。

有關依賴電池的消費者和公司來說，這樣的速度還是不夠快，燃料動力鋰電池可能要好多年才能形成主流。同時，一些技術公司仍然在投資鋰離子電池技術，它們認為短時間之內這是最好的選擇。

放眼全球，有許多公司大規模使用電池，特斯拉是其中的一個，它投資近50億美元在美國內華達建造鋰離子電池廠。還有一些消費電子公司拒絕依賴突破性技術，它們轉而重視無線充電技術或者快速充電技術，只要半小時或者一小時就可以將電池從0充到60%。

即使是最有希望的新電池暫時也還不可能取代鋰離子電池，新電池還要多年的測試，要法律的許可，然后才能進入到汽車和手機中。不論誰贏得競爭，它的電池都將是本世界最大的突破之一。