電池在我們今天的生活中無處不在以至于幾乎被我們忽視。然而，它們卻是漫長(zhǎng)而傳奇歷史中的一項(xiàng)卓越發(fā)明，而且它們也擁有同樣精彩的未來。

電池實(shí)際上是一個(gè)將儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。基本上，電池是小型化學(xué)反應(yīng)器，隨著化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高能電子，時(shí)刻準(zhǔn)備流向外部設(shè)備。

電池已經(jīng)伴隨了我們相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。1938年巴格達(dá)博物館主任在博物館地下室發(fā)現(xiàn)了一個(gè)電池，現(xiàn)在被稱為“巴格達(dá)電池”。據(jù)分析它的起源時(shí)間和地點(diǎn)可以追溯到公元前250年的美索不達(dá)米亞。

關(guān)于這個(gè)最早的電池學(xué)術(shù)界存在不少爭(zhēng)議，它的具體用途也包括電鍍，緩解疼痛或一種宗教懲罰等不同說法。

美國(guó)科學(xué)家和發(fā)明家本杰明 富蘭克林在1749年用一組串聯(lián)電容進(jìn)行電力實(shí)驗(yàn)時(shí)首次使用了“電池”這個(gè)術(shù)語。

第一個(gè)真正意義上的電池是由意大利物理學(xué)家亞歷山德羅 伏特在1800年發(fā)明的。伏特將圓形的銅片和鋅片相間地疊起來，每一對(duì)銅、鋅片之間隔以鹽水浸濕的麻布片。

第一次飛躍：鋰電池

新技術(shù)往往需要更緊湊、高容量，更安全的充電電池。

1980年美國(guó)物理學(xué)家John Goodenough教授發(fā)明了新型鋰電池，鋰(Li)可以通過電池從一個(gè)電極遷移到另一個(gè)電極形成Li+離子形態(tài)。

鋰是元素周期表中最輕的化學(xué)元素之一，具有最大的電化電勢(shì)，因此這樣的組合可以在最緊湊和最輕的體積下產(chǎn)生最大的電壓。

這是鋰離子電池的基礎(chǔ)。在這個(gè)新的電池中結(jié)合了過渡金屬，如鈷、鎳、錳、鐵和氧形成了陰極。在充電產(chǎn)生電壓時(shí),帶正電的鋰離子從陰極遷移到石墨陽極成為金屬鋰。

由于鋰具有很強(qiáng)的被氧化的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力，如果條件允許的話，它會(huì)回到陰極再次成為鋰離子形態(tài)并釋放出電子重回鈷離子狀態(tài)。這種電路中的電子運(yùn)動(dòng)就可以被我們當(dāng)做電流加以利用。

第二次飛躍：納米技術(shù)

由于鋰離子電池中存在過渡金屬，電池的電容量較高，也因此更具活性容易出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。

索尼公司在上世紀(jì)90年代制造的鋰鈷氧化物(LiCoO2)電池例子中，發(fā)生了多起起火事件。用納米材料制作電池陰極，使得電池更具活性有可能導(dǎo)致事故發(fā)生。

但在上世紀(jì)90年代，Goodenough再一次引發(fā)了電池技術(shù)飛躍，通過引入鋰鐵磷酸鹽用于制作穩(wěn)定的鋰離子陰極。

該陰極具備熱穩(wěn)定性。這也意味著納米磷酸鐵鋰(LiFePO4)或磷酸鐵鋰(LFP)材料現(xiàn)在可以安全地用于大型電池領(lǐng)域而且可以快速充電和放電。

這些新電池有了許多新的應(yīng)用，從電動(dòng)工具到混合電動(dòng)汽車。也許最重要的應(yīng)用將是國(guó)內(nèi)家庭的電力存儲(chǔ)。

電動(dòng)汽車

為汽車制造這種新電池格式的領(lǐng)導(dǎo)者是特斯拉電動(dòng)汽車公司，這家企業(yè)計(jì)劃建設(shè)一個(gè)“Giga-plants”用于電池的生產(chǎn)。

特斯拉Model S的鋰電池組的容量最大能達(dá)到讓人驚訝的85kWh。

這已經(jīng)足夠一個(gè)國(guó)內(nèi)家庭的用電需要了，這也就是為什么大家對(duì)特斯拉創(chuàng)始人Elon Musk打算在本周揭曉的產(chǎn)品有如此多的猜測(cè)。

模塊化的電池設(shè)計(jì)可能創(chuàng)造電池模式的互換性，既適用于汽車也可用于家庭應(yīng)用，無需重新設(shè)計(jì)和制造。

也許我們能夠見證由不起眼的電池驅(qū)動(dòng)的能量生產(chǎn)和存儲(chǔ)的下一代技術(shù)變遷。