電池技術革新依然遙遙無期 未來著眼于納米工程

　　今后我們可能會使用空氣
　　IBM研究院(IBM Research)科技部主任錢德拉塞卡爾·納拉延是電池500項目(Battery 500 Project)的成員。該項目的目標是，開發能夠提供行駛500英里路程所需電量的電池。IBM公司自身并不會生產電池，而是與消費類產品制造商開展合作，將這一技術帶到現實中。
　　經過多年的努力之后，納拉延看到了鋰-空氣技術的前景，即用汽車自身補給的氧氣取代石墨和其他的金屬。這類電池可以變得更輕，更安全，而且供電時間也更長。但是研發新的混合物，將它們制成新材料，并檢測其在數千輛汽車上的安全性，需要花費非常漫長的時間。
　　納拉延說：“目前沒有一個指導性原則顯示，我們能夠年復一年地獲得進步，也沒有捷徑可以走。要得到這種范式，唯有創建一種全新的化學反應，而這一點并非創新所能企及的。”
　　當前，鋰-空氣電池必須克服堵塞、內部腐蝕和穩定性問題。即便空氣電池能夠順利地演變為一種可行產品，納拉延認為，在今后，電池技術將不再是“通用型”。“例如，對于電網存儲來說，它或許不是什么好技術。尤其是有尺寸要求的行業，我們或許很快將看到多種多樣的電池類型。”
　　當前我們能做些什么：降低價格
　　凱特林大學（Kettering University）的凱文·白和周軒（音譯）在實驗室中從事電池行業研究，但他們的談吐更像是買車人而不是實驗室的書呆子。周軒表示，現今的混合動力車存在多方面的優缺點。
　　周軒說：“目前，混合動力的售價是每千瓦時500-600美元，但合理的價格應該是200美元。而且冷卻系統的價格跟電池的價格是差不多的。如果汽車需要6,000美元的電池，那么就需要6,000美元的冷卻系統。”此外，凱文·白指出，這類電池的體積蠶食了本應屬于后備箱或乘坐的空間。兩位科學家也認為，電動汽車不應給人們帶來沉重的財務負擔。
　　但是誰也不知道，哪些現有材料才能構造出最安全、發熱量最低和重量最輕的電池混合材料，而且其價格要比現有的產品便宜。
　　現今在助聽領域使用的鋅-空氣電池重新激起了人們的興趣，而且尤為重要的一點在于，鋅很容易獲取。鈉-空氣電池也是一樣，成本更低，而且組裝起來更容易，只是潛在功率趕不上鋰-空氣電池。人們還嘗試過用硅來取代石墨和固體碳，但是硅并不便宜。或者，我們可以只專注于改善實驗室和摩托車使用的鋰-鐵電池的成本和性能。
　　凱文·白表示，建造更大規模的電池廠、開發更好的電池管理工具以及更加智能的充電電網在很多方面要比等待一兩項新化合物獲得成功更為實在。
　　凱文·白說：“我們實際上離使用全新電池的交通工具還很遠很遠。只有在新材料經過10年的測試之后，汽車行業才能放心使用新材料。”他表示，人們至少要等到2020年才能看見使用鋅-空氣電池的四輪車輛，然后，人們需要更長的時間才能看到這一電池技術的成熟。
　　未來我們能做什么：納米工程材料
　　德克薩斯農工大學（A&M University）教授、美國機械工程師協會（American Society of Mechanical Engineers）能源和可持續性納米工程小組成員帕沙·穆克荷吉表示，現在還沒到放棄鋰離子電池的時候。我們可能仍會用它，但它將與我們在實驗室中獲得新能力的材料混合使用。
　　納米工程師可能會對電池材料的分子結構進行深入研究，以加速電池單元電壓的產生速度，并提升其轉換效率。電解質攜帶鋰離子的方式可能會發生改變，以杜絕“交通擁堵現象”，并縮短充電時間。人們可能會設計出更薄、更強大但伸縮依然自如的電池膜，這樣，即便電池受熱膨脹，也不會爆漿。或者一心一意開發能夠比碳、空氣或任何已知材料吸附更多鋰離子的材料。
　　穆克荷吉說：“我們需要詢問的最根本的問題在于，‘是否可以從頭再來？’。這就是必須解決的中尺度模型。我們是否能增加材料的寬容度，以滿足我們對于電池的訴求？”
　　與此同時：著眼于長遠
　　一年前，伊利諾伊理工大學的塞格雷從美國能源部獲得了340萬美元的獎金，用于開發汽車用“流體電池”。流體電池將其活性化合物儲存在外部儲罐中，然后流經電池結構內部。塞格雷的工作專注于開發具有足夠活性和能量的液體介質，以抵消液體的重量劣勢。
　　流體電池或許可以應用于汽車和電網，但卻無法適用于手機或筆記本。與其他的研究人員一樣，塞格雷深知，這將是一個漫長的實驗過程，除非研究人員能夠在偶然間發現幾種能用于電池的不同材料組合。與此同時，“對于大多數人來說，這是一件尤為痛苦的事情，因為幾年過后，電量沒了，容量也下降了，然而電池供電的電子產品卻在不斷前進。”
　　過去幾十年中，我們一直生活在摩爾定律（Moore's Law）當中。根據該定律，處理器中的晶體管數量每兩年會翻一番，而這也說明了技術進步的穩定性。我們目前所面臨的局勢是，晶體管尺寸已接近原子水平，芯片無法容納更多的處理器，而且我們對設備中一成不變的電池感到不滿。
　　換句話來說，物理中是沒有應用程序的。金門大學（Golden Gate University）市場營銷教授米蓋爾·安·斯特拉赫維茨表示，這對于深諳技術的消費者來說可能有點難以接受，因為他們已經習慣了電子設備每一部件都會定期改良。
   　斯特拉赫維茨說：“適應升級很容易，得到的升級越多，對進一步升級的期望也就越大。在這個電子產品越來越好，性能越來越高的世界中，我們覺得這是我們應享有的權利。我們會問，‘為什么電池不能變得更好呢？’”