近年来，科技大亨埃隆·马斯克（Elon Musk）承诺征服空间，使您可以在短短35分钟内从洛杉矶到旧金山旅行，这要归功于真空管运输，并用电动和自动驾驶的汽车填补了道路，以及其他雄心勃勃方案。这些项目中的一些仍然活着。其他人，不是很多。但是，贝宝（Paypal），特斯拉（Tesla）和SpaceX志向的创始人的未来涉及巨大的能源需求，如今比以往任何时候都更需要新的，更有能力和环保的解决方案。这是我们沉浸在技术推动力的各个方面共有的需求：从小型智能手机到巨大的太阳能发电厂，我们需要新的储能系统，这就是为什么电池已经成为技术公司的极大痴迷的原因。搜索未来的电池是：更强大，更持久，更安全，更可持续。
埃隆·马斯克（Elon Musk）将太阳能与可充电电池相结合。学分：blickpixel/pixabay
在我们的技术时代，锂离子电池已成为公共行业标准，从手机到电动汽车，都可以使我们所有的便携式设备成为可能。但是他们有局限性。其中一个，引起了很大的轰动，与安全有关。2016年9月，三星Galaxy Note 7爆炸了，并向其收费的吉普车烧毁。不到一个月后，当同一型号的手机开始吸烟时，必须撤离商业客机。到那时，已经报道了数十起燃烧手机的病例，韩国公司已经停止了生产。今天，我们知道这些爆炸的原因是电池设计故障引起的，并且问题也影响了其他设备。尽管这些是轶事且非常罕见的情况，但它们在用户中引起了极大的关注。
电池的爆炸激发了一个挑战：缩小电池的大小，同时为它们提供更多的容量带来了很大的风险。因此，公司现在已经采取了“智障”方法来解决问题，并改变了努力的方向。今天，电池的近期未来并不是持续时间更长，而是可以收取更快的速度。目的是从仅几分钟的充电中获取数小时的使用时间。
三星注释7在电池设计故障引起的爆炸后。图片来源：夏娃·达勒（Eve Dahler）
公司和大学寻找黄金电池
近年来，公司和研究人员专注于快速充电。制造大量设备“大脑”的公司高通公司已发布了其快速充电系统的连续版本。迄今为止，最新的版本5承诺在五分钟内收取50％的费用，效率提高70％。三星和华为分别以相同的意图提供了超快速的充电和增压系统。
同时，研究人员正在探索加快充电过程的新方法，这取决于锂在电极内的运输速度。反过来，这受到了多种因素的影响，包括电池电池设计以及阳极，阴极和电解质的材料。一些研究发现了加快锂运动的方法，例如，添加大型金属离子（例如钾）。对于电动汽车，更快的充电速度特别感兴趣，电动汽车的使用受到充电时间的限制。但是，快速充电系统的缺点是，锂倾向于在阳极上石墨碳层之间更容易固定，从而使该电极降低。这导致电池功能损失。
技术公司正在寻找未来的电池。图片来源：汤姆俄罗斯
抵消降解
这种渐进式恶化是当今锂离子电池的另一个主要问题。重复充电，尤其是在手机中，会导致迅速降解和使用大约一年后的某些有效性。电池的寿命约为1,000个完全充电/放电周期，到目前为止，还没有发现这一点。科学家正在研究新电池的方法和结构，以促进快速充电，同时避免阳极处的锂沉积。他们还正在探索可能的新途径，例如用灵活的或类似电缆的超级电容器代替电池，这些电池有望在几秒钟内充满电，终生充电30,000次充电/放电周期，并且将占用比当今电池少得多的空间。
另一方面，新的建议包括用于不同用途的不同解决方案。一个例子是将能量存储在外部液体储罐中的流动电池，该电池可能会持续十多年而不会降解。哈佛大学开发的一种这样的电池使用溶解在pH-中性水中的有机分子，这种配方稳定，以至于电池每1,000个周期只会损失其容量的1％。它们也更安全，因为该解决方案没有腐蚀性或有毒元素。这样的电池适用于储存太阳能或风电厂产生的能量，但也可以适用于家庭。
固态电池可实现更大的能量存储，寿命更长，毒性较小。学分：IREC
这样的电池可以帮助减轻现有电池的另一个问题：其生态影响。除了使用有毒和腐蚀性化合物外，锂离子电池还具有如此高的环境成本（实际上是由于提取了生产中使用的金属和稀土 - 生产电动汽车的污染和排放足迹，传统的一个。但是，这在其一生中被抵消。
但是，在通往绿色电池的道路上，当前的趋势是探索固态电池，这些电池用固体电解质代替液体或凝胶电解质，从充电较慢。目前，该技术正在应用于锂离子电池，并且已经被考虑用于汽车的商业用途，尽管目前价格很高。
简而言之，使用诸如锰，钠，硅或钒等替代材料，与其他日益昂贵且稀缺的材料一起分配的替代材料，可以追求许多途径，以寻求更有能力，更快，更安全和更可持续性的新电池。例如钴（存在于锂离子电池中），并根据纳米技术应用设计。目前，这些建议中的绝大多数仍在研究，开发或实验阶段，而且尚无明确的赢家，有望使我们旧的，熟悉的锂离子电池过时。因此，在可预见的未来，我们似乎仍然会依赖它们。但是，随着专家警告说，短短几年内预期的锂短缺，未来的电池将需要充电，以迅速从实验室跳到我们的设备。
Por BeatrizGuillé
@beagtorres
编辑注：Javier Yanes于9月9日更新的文章