技術(shù)發(fā)展到今天，我們對(duì)更好的電池的需求也越來(lái)越大。因?yàn)殡m然設(shè)備的計(jì)算能力和設(shè)備的使用領(lǐng)域都在不斷擴(kuò)大，但是電池的供電能力卻幾乎沒(méi)發(fā)生值得關(guān)注的變化。近段時(shí)間以來(lái)，新聞媒體都在樂(lè)此不疲地報(bào)告各種新型的電池技術(shù)突破，但是這些新技術(shù)中的大部分都很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；就像人們不斷重復(fù)地那樣：在實(shí)驗(yàn)室中是一回事，找到批量化生產(chǎn)的具有成本的效益的生產(chǎn)方法又是另一回事。
但是電池的發(fā)展競(jìng)賽還在繼續(xù)：電動(dòng)汽車制造商正在尋找更便宜、更輕、更強(qiáng)大而且更持久的電池。電子設(shè)備制造商也在尋找更可靠、使用壽命更長(zhǎng)而且充電更快的電池。而可穿戴和醫(yī)療植入式設(shè)備的廠商則更傾向于更小巧、更長(zhǎng)續(xù)航的電池技術(shù)。而可再生能源企業(yè)也在尋找能夠穩(wěn)定充放電成千上萬(wàn)次的電池技術(shù)。
在我們時(shí)常聽(tīng)到的新電池技術(shù)中間，我們選出了三個(gè)最具有實(shí)用前景的電池技術(shù)。我們對(duì)這些技術(shù)離實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間和未來(lái)可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析。
固態(tài)電池
讓我們先從一個(gè)能夠避免鋰離子電池的危險(xiǎn)性的新興技術(shù)開(kāi)始說(shuō)起吧。這項(xiàng)技術(shù)被稱為固態(tài)電池技術(shù)，它有許多種形式，為了理解為什么這種電池為什么更加安全，我們可以先來(lái)看看為什么鋰電池會(huì)有自燃的風(fēng)險(xiǎn)。
大部分傳統(tǒng)的鋰電池都有兩個(gè)電極（陽(yáng)極和陰極），陰極和陽(yáng)極之間是用來(lái)傳導(dǎo)鋰離子的液體電解質(zhì)。而鋰電池的主要問(wèn)題就是這種電解質(zhì)是非常易燃的，如果鋰電池破損或者受到了重?fù)簦姵鼐涂赡芷鸹穑涂赡艹霈F(xiàn)下面的情況：
而固態(tài)電池中并沒(méi)有液體電解質(zhì)，它們使用的是一層其它材料來(lái)在兩個(gè)電極之間傳導(dǎo)離子和產(chǎn)生能量。
安全性只是固態(tài)電池技術(shù)的一個(gè)方面而已。因?yàn)楣虘B(tài)電池中沒(méi)有了液態(tài)電解質(zhì)，所以他們不需要額外的防護(hù)層，所以它們可以做到更輕更小。這對(duì)于汽車制造商來(lái)說(shuō)是個(gè)十足的好消息。美國(guó)能源部高級(jí)先進(jìn)能源研究計(jì)劃局（ARPA-E）有多個(gè)固態(tài)電池開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，有的是開(kāi)發(fā)固態(tài)的鋰離子電池，有的則是開(kāi)發(fā)其他材料的固態(tài)電池。
在固態(tài)電池研究領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊是Sakti3公司，該公司的CEO是Ann Marie Sastry。《麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論》的Kevin Bullis在一篇文章中對(duì)Sakti3和Sastry所做的工作進(jìn)行了描述，該公司目前關(guān)注的重點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池的規(guī)模化生產(chǎn)。文章寫道：
“她也在開(kāi)發(fā)有助于大規(guī)模生產(chǎn)的制造技術(shù)。‘如果你的總體目標(biāo)是改變?nèi)藗兊鸟{駛方式，你的標(biāo)準(zhǔn)就不能僅僅是最好的能量密度和更多的循環(huán)充電次數(shù)。’她說(shuō)，‘最主要的目標(biāo)是在提供必要性能基礎(chǔ)上的耐受能力’。”
Sakti3的工作聽(tīng)起來(lái)很令人興奮，但這家公司一直都對(duì)其技術(shù)秘而不宣，所以目前對(duì)該電池中使用的電解質(zhì)材料類型我們還不得而知，而當(dāng)然這些材料的類型將會(huì)在大規(guī)模的生產(chǎn)制造中對(duì)成本產(chǎn)生巨大的影響。但我們知道Sakti3已經(jīng)得到了包括通用公司在內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)投資，并且該公司早在去年就宣稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)在鋰離子電池兩倍的能量密度。另一家固態(tài)電池公司QuantumScape則相對(duì)而言安靜得多，但有傳言說(shuō)該公司也在進(jìn)行類似的技術(shù)研發(fā)工作。
那么，我們還要多久才能真正使用固態(tài)電池呢？就目前而言，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的大規(guī)模商業(yè)化還為時(shí)尚早。電池技術(shù)的挑戰(zhàn)不只是電池中所應(yīng)用的電化學(xué)原理，真正需要突破的地方是實(shí)現(xiàn)工廠的大規(guī)模生產(chǎn)，并且還要實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)電池更劃算的價(jià)格。
Steve LeVine在其新書The Powerhouse中對(duì)電池創(chuàng)新的商業(yè)化過(guò)程進(jìn)行了深度挖掘。他用了數(shù)年時(shí)間對(duì)Envia公司進(jìn)行跟蹤調(diào)查，這家公司是一家電池領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)公司，并最終成為了通用的陰極供應(yīng)商。然而最后交貨時(shí)，通用經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。Envia 交付的電池達(dá)不到自己所宣稱的標(biāo)準(zhǔn)。最終通用結(jié)束了 Envia 的合同。
正如LeVine所解釋的那樣，目前電池技術(shù)中最令人振奮的并不是電池，而是制造工藝。“讓我振奮的是看到能夠突破制造成本限制的新電池技術(shù)出現(xiàn)。”他說(shuō)，并指出美國(guó)能源部現(xiàn)在也在專注于生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新而不僅僅是電化學(xué)原理的革新，“我認(rèn)為那才是值得期待的地方。”
甚至伊隆·馬斯克也在試圖解決這一問(wèn)題。他的正在建設(shè)之中的Gigafactory試圖將整個(gè)電池制造流程納入到同一個(gè)工廠之中，這是一個(gè)巨大的賭注，不過(guò)看起來(lái)特斯拉相信自己能夠擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。請(qǐng)記住，這是為了并沒(méi)有那么突破性的電池技術(shù)。但這是關(guān)于規(guī)模經(jīng)濟(jì)的游戲——甚至馬斯克也承受著工廠還沒(méi)建好可能技術(shù)就已經(jīng)過(guò)時(shí)了的批評(píng)。