新的化学物资纷纭插手将来手机的电源行列，但锂离子电池依然会存在一段时候，阿比盖尔·贝尔写道。

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不论是笔记本电脑仍是手机，你天天总要用到好几个锂离子电池。自从上世纪90年月上市以来，这些可充电电池让我们的电脑和电子装备酿成可移动的，现在就连汽车都电动了。

但锂离子电池并不是浑然一体。世界上的锂供给量是有限的，企业和消费者对电池的平安性、寿命、容量的需求不竭晋升，并且电动汽车和电网蓄能等新的电池用处也在敏捷出现。

为了知足这些需求，新一代电池的开辟将成为竞争核心，但它们会是甚么模样、会比此刻的电池有哪些改良，都仍是未知数。

能源日新月异

一个负极、一个正极和一些电解质就组成了最简单的电池。带负电荷的电子经由过程电解质从负极流向正极，就构成了电流。

负极凡是利用锂金属氧化物制造，带有这类负极的就被称为锂离子电池。锂离子电池之所以最经常使用，是由于它们能量容纳率最高，可以或许放进像你的手机这么小的空间里。在半岛体育充电和放电时，锂离子电池的能量密度是传统可充电电池的3倍。

年夜大都锂离子电池由石墨正极和液态有电机解质组成。为了不电池中正负极接触产生短路，南北极之间以一小片薄薄的可渗入聚丙烯（一种塑料）加以阻隔。假如这一樊篱裂开或蚀坏，正负电极就会接触，电池会极速发烧。电池中还布满了会在发烧时起火的可燃电解质，只要一次短路就可以等闲将其激起。假如封堵被揭开，液态电解质还会泄露。

改良电解质

为领会决上述问题，研究者们正在寻觅固态电解质作为替换。

“今朝的局限在在液态电解质，”德州年夜学奥斯汀分校的机械工程与材料科学传授约翰·班宁斯特·古迪纳夫如是说。

他说，电解质限制了电池充电和放电的次数，和电池的充电速度和能量贮存。

新一代电池仍是锂离子的，但会利用分歧的电解质。好比，它们可能会用固态电解质取代液态的。

对电解质的要求是很高的。它必需能导电、耐高压并且在长时候内连结电化学和热学上的不变性状。这就是为何开辟固态电解质如斯坚苦的缘由。

客岁，瑞士联邦材料科学与手艺尝试室的研究者们开辟出一种固态电解质，其效力可以与凡是的液态电解质媲美。它在室温下的导电率与液态电解质相当，并且在150摄氏度高温之下仍能连结不变。比拟之下，液态电解质在如斯高的温度下就会呈现平安风险。

2016年丰田公司的研究者颁发一篇论文，论述了一种可以在短短7分钟内完成充电的固态锂离子电池。

锂硫电池是另外一种很有前程的电池，利用的化学物资判然不同。从理论上说，这类电池的容量很年夜，且所用的硫储量丰硕。

本钱更低、寿命更长

跟着电动汽车和电网蓄能等用处的出现，电池需求的增添，最近几年来电池本钱已较着降落。但为了让电动汽车价钱更公道、行驶里程更长，电池还必需进一步下降出产本钱、耽误利用寿命。

2014年，专注在可延续手艺的英国庄信万丰公司收购了常州的一家电池研究机构，为的就是提高汽车的电池效力。该公司暗示，汽车所用电池的日历寿命需要很快与车辆的寿命看齐，可能到达10至15年。这意味着电池寿命将不再是顾客谢绝采办电动汽车的来由。今朝，年夜大都制造商可以包管电池的寿命为8年摆布，或10万英里。

美国阿尔贡国度尝试室能量存储与材料科学结合研究中间的程雷（音）说，锂离子电池的最年夜错误谬误之一是容量会跟着时候而减小。“这是由充电、放电和电池静置时没必要要的化学反映酿成的。”这个问题在高温下会加倍严重。

另外，因为利用了钴和锂等金属和缺少经济的收受接管手段，锂离子电池依然相当昂贵。这是促令人们寻觅替换化学物资的另外一个缘由。

年夜规格电池的最好选择是用无有序晶体布局的固态电解质取代液态电解质。古迪纳夫说：“电解质是现成的，但开辟利用它的电池则有待取得许可和谈。”

电网蓄能

除电动汽车，电网蓄能也是一个年夜规格电池感化日趋主要的范畴。太阳能和风能是间歇机能源，其在特按时间的可再生电力发电量受气候摆布。电池则可以经由过程有用存储能量帮忙不变电网。

程雷说：“在电网蓄能市场上，硫离子电池可以成为锂离子电池的经济替换品。”硫离子电池的工作体例与锂离子类似，但所利用的硫的供给则要不变很多。

华威年夜学的艾玛·肯德里克博士也看好硫离子电池。她说：“这是锂离子电池的低本钱替换品，虽然还方兴日盛，但该手艺有可能进入工艺性和经久性研究。”

程雷弥补说：“液流电池也是一种很好的选择，由于它们的储能范围很轻易扩年夜。液流电池包括了两种化合物，中心被一层薄膜离隔。这两种化合物可以穿过薄膜发生化学能，但也能回到原位给电池充电。”

除以上以外还良多其他的选择。本年2月，加州年夜学尔湾分校的科学家们造出了可以充电数百次的金纳米线电池，这是其他电池所没法对比的。该团队但愿有一天可以或许制造出可以无穷次充电的电池。

石墨烯将来也可能成为电池的构成部门。西班牙的Grabat公司说，他们的石墨烯电池单次充电可供电动汽车行驶500英里。比拟之下，特斯拉3型充一次电只能跑215英里。

虽然没人可以切当预言新一代电池会是甚么模样，但有良多人在尽力解决这一问题。

从液流电池到硫离子电池的浩繁新选择都还在开辟阶段，锂离子电池仍要用上相当一段时候。“将来五年依然是锂电子电池的全国。”剑桥年夜学的刘涛（音）博士如是说。

与此同时，科学家们也在尽力摸索锂离子电池的收受接管方式。这会削减锂矿开采的情况影响，而锂矿开采也是一个本钱昂扬的工序。

翻译：奇芳 编纂：James