电池技术革新依然遥遥无期 未来着眼于纳米工程

　　今后我们可能会使用空气
　　IBM研究院(IBM Research)科技部主任钱德拉塞卡尔·纳拉延是电池500项目(Battery 500 Project)的成员。该项目的目标是，开发能够提供行驶500英里路程所需电量的电池。IBM公司自身并不会生产电池，而是与消费类产品制造商开展合作，将这一技术带到现实中。
　　经过多年的努力之后，纳拉延看到了锂-空气技术的前景，即用汽车自身补给的氧气取代石墨和其他的金属。这类电池可以变得更轻，更安全，而且供电时间也更长。但是研发新的混合物，将它们制成新材料，并检测其在数千辆汽车上的安全性，需要花费非常漫长的时间。
　　纳拉延说：“目前没有一个指导性原则显示，我们能够年复一年地获得进步，也没有捷径可以走。要得到这种范式，唯有创建一种全新的化学反应，而这一点并非创新所能企及的。”
　　当前，锂-空气电池必须克服堵塞、内部腐蚀和稳定性问题。即便空气电池能够顺利地演变为一种可行产品，纳拉延认为，在今后，电池技术将不再是“通用型”。“例如，对于电网存储来说，它或许不是什么好技术。尤其是有尺寸要求的行业，我们或许很快将看到多种多样的电池类型。”
　　当前我们能做些什么：降低价格
　　凯特林大学（Kettering University）的凯文·白和周轩（音译）在实验室中从事电池行业研究，但他们的谈吐更像是买车人而不是实验室的书呆子。周轩表示，现今的混合动力车存在多方面的优缺点。
　　周轩说：“目前，混合动力的售价是每千瓦时500-600美元，但合理的价格应该是200美元。而且冷却系统的价格跟电池的价格是差不多的。如果汽车需要6,000美元的电池，那么就需要6,000美元的冷却系统。”此外，凯文·白指出，这类电池的体积蚕食了本应属于后备箱或乘坐的空间。两位科学家也认为，电动汽车不应给人们带来沉重的财务负担。
　　但是谁也不知道，哪些现有材料才能构造出最安全、发热量最低和重量最轻的电池混合材料，而且其价格要比现有的产品便宜。
　　现今在助听领域使用的锌-空气电池重新激起了人们的兴趣，而且尤为重要的一点在于，锌很容易获取。钠-空气电池也是一样，成本更低，而且组装起来更容易，只是潜在功率赶不上锂-空气电池。人们还尝试过用硅来取代石墨和固体碳，但是硅并不便宜。或者，我们可以只专注于改善实验室和摩托车使用的锂-铁电池的成本和性能。
　　凯文·白表示，建造更大规模的电池厂、开发更好的电池管理工具以及更加智能的充电电网在很多方面要比等待一两项新化合物获得成功更为实在。
　　凯文·白说：“我们实际上离使用全新电池的交通工具还很远很远。只有在新材料经过10年的测试之后，汽车行业才能放心使用新材料。”他表示，人们至少要等到2020年才能看见使用锌-空气电池的四轮车辆，然后，人们需要更长的时间才能看到这一电池技术的成熟。
　　未来我们能做什么：纳米工程材料
　　德克萨斯农工大学（A&M University）教授、美国机械工程师协会（American Society of Mechanical Engineers）能源和可持续性纳米工程小组成员帕沙·穆克荷吉表示，现在还没到放弃锂离子电池的时候。我们可能仍会用它，但它将与我们在实验室中获得新能力的材料混合使用。
　　纳米工程师可能会对电池材料的分子结构进行深入研究，以加速电池单元电压的产生速度，并提升其转换效率。电解质携带锂离子的方式可能会发生改变，以杜绝“交通拥堵现象”，并缩短充电时间。人们可能会设计出更薄、更强大但伸缩依然自如的电池膜，这样，即便电池受热膨胀，也不会爆浆。或者一心一意开发能够比碳、空气或任何已知材料吸附更多锂离子的材料。
　　穆克荷吉说：“我们需要询问的最根本的问题在于，‘是否可以从头再来？’。这就是必须解决的中尺度模型。我们是否能增加材料的宽容度，以满足我们对于电池的诉求？”
　　与此同时：着眼于长远
　　一年前，伊利诺伊理工大学的塞格雷从美国能源部获得了340万美元的奖金，用于开发汽车用“流体电池”。流体电池将其活性化合物储存在外部储罐中，然后流经电池结构内部。塞格雷的工作专注于开发具有足够活性和能量的液体介质，以抵消液体的重量劣势。
　　流体电池或许可以应用于汽车和电网，但却无法适用于手机或笔记本。与其他的研究人员一样，塞格雷深知，这将是一个漫长的实验过程，除非研究人员能够在偶然间发现几种能用于电池的不同材料组合。与此同时，“对于大多数人来说，这是一件尤为痛苦的事情，因为几年过后，电量没了，容量也下降了，然而电池供电的电子产品却在不断前进。”
　　过去几十年中，我们一直生活在摩尔定律（Moore's Law）当中。根据该定律，处理器中的晶体管数量每两年会翻一番，而这也说明了技术进步的稳定性。我们目前所面临的局势是，晶体管尺寸已接近原子水平，芯片无法容纳更多的处理器，而且我们对设备中一成不变的电池感到不满。
　　换句话来说，物理中是没有应用程序的。金门大学（Golden Gate University）市场营销教授米盖尔·安·斯特拉赫维茨表示，这对于深谙技术的消费者来说可能有点难以接受，因为他们已经习惯了电子设备每一部件都会定期改良。
   　斯特拉赫维茨说：“适应升级很容易，得到的升级越多，对进一步升级的期望也就越大。在这个电子产品越来越好，性能越来越高的世界中，我们觉得这是我们应享有的权利。我们会问，‘为什么电池不能变得更好呢？’”