都 2014 年了，為何電池技術還停留在 90 年代？
2009年，蘋果重新設計了MacBook Pro，發佈了一款新型電池，電量續航能力比前一型號電池高出40%。該電池供電時長達7小時，足夠把史詩電影《阿拉伯的勞倫斯》從頭至尾看兩遍。蘋果營銷總監Phil Schiller稱之為“革命性” 電池，果真如此嗎？
近二十多年來，科技飛速發展。計算機從電子管元件時代演變成今天的超大規模集成電路，往日笨拙巨大的計算機如今小到能裝進我們的口袋中。一款新型智能手錶的運算能力甚至強於阿波羅登月飛行器。但如今電池的發展則是另一種態勢。
蘋果或三星的消費電子產品製造商們為了開發出續航更強的電池，投入了數百萬美元研發資金。雖然電池技術在未來幾年不會取得革命性發展，但那些依賴電池的新產品卻會層出不窮。電池發展為什麼會滯後？很多研究人員表示他們已經遇到瓶頸，而使用電池供能設備的用户則對電池的續航能力要求越來越高。
革新之路Envia Systems公司位於美國加州，專注研發高能電池。從1995年起歷經十多年發展，在2007年才實現電池儲能翻一倍。此後，電池儲能增幅再沒能超過30%。Envia公司表示，2021年前多數電池電量不會翻倍。
但如今一台普通的平板電腦能持續運行10小時，而在美國總統奧巴馬第一任期期間的電池續航僅能為4小時，怎麼回事？
通常，科技發展的動力來自兩個方面：追求設備的小巧便攜性和完善與之配套的軟件。
電腦的核心是微處理器。比如 Facebook更新並提示朋友圈信息，這個過程中芯片會進行復雜的運算。幾十年來，處理器的體積越來越小，耗能也越少，電池壽命就更長。
電池則不同，它是金屬和化學材料的組合體。雖然採用化學材料使電池體積小了，但並不意味着更好。就好比喝一杯酒：你倒進去的酒少了，能喝到的自然也少了。如今，電池的發展主要依賴新材料，從鎳電池發展成如今的鋰電池，電池續航力得到顯著提升。
當代電池發展領域的大科學家John Goodenough表示：“目前的研究着重於提升鋰電池性能，但電池發展已然遇到瓶頸。”
Goodenough 在1979年宣佈電池發展取得重大突破，雖然如今研究電池的人員比當時更多，可是科學家們仍沒有頭緒。需要更先進的技術才能設計出能續航一週的手機電池，
鋰電池發展電池的發展可追溯至18世紀。當時科學家們偶然發現，通過向兩個覆蓋金屬片塗層的容器中添入鹽水，插入金屬棒就能收集靜電。手指觸碰容器外部，另一隻手觸碰金屬棒，能瞬間感受到嗞的一聲電流。
Henry Schlesinger 在《電池：便攜電源引發科技革命》一書中將擺弄這些電源設備的科學家比作“萊頓瓶 ”。英國著名詩人雪萊就是其中之一，他曾鼓勵他的姐姐、妻子瑪麗一起探索。瑪麗的小説《弗蘭肯斯坦》中還將電作為主要情景道具。
而就在《弗蘭肯斯坦》被人們廣泛傳閲前不久，意大利物理學家Alessandro Volta（伏特）發明了第一個電池，稱為伏打電堆。該電池通過鋅板和銅板導電，電解質為鹽水，兩極被浸泡在鹽水中的布料或紙板隔開。
如今的電池原理也大體相同。拆分電池可看出，一極是由金屬材質構成，比如鋰；另一極通常為碳棒。兩極之間也與伏特200年前所用的布隔板類似：用膠封的塑料塊隔開兩極，但仍可能有電子通過。
接線形成環路或通電後，電流經過環路。像燈泡亮起、音響發聲或汽車解鎖發聲的瞬間。
當今最受歡迎的、應用最廣泛的是鋰離子充電電池，已有20來年的發展歷史。
市場據法國知名研究機構Avicenne Energy估計，在1990年，隨着鋰離子電池的興起，世界電池需求量接近20萬千瓦/小時，相當於444億節Energizer Ultimate 5號鋰電池，連起來足夠繞地球57圈。2013年，電池需求量翻了一倍。
Lux Research公司預計稱，到2020年，僅設備供電的電池開銷費用將達266億美元，同比今年上漲近30%。其中多數需求來自於手機和平板電腦，未來六年對電池的需求量漲幅將超過45%。交通工具的電池開銷，比如電動車，將會增至209億美元。
電池市場利潤如此豐厚，許多研究人員也在加緊研發步伐，但成果甚微。
再者，幾乎所有大型研發機構都轉向研究電動車和電網領域了。 比如科技巨頭IBM，在美國加州聖何塞市擁有一支科學家團隊研發電池技術。2009年， IBM斥資50萬美元打造“電池500”項目：研發一款電池，能驅動電動車500英里之遠。能一次性從舊金山開到洛杉磯，還會有電量剩餘。
該項目中的電池並非利用了鋰離子電池中常見的碳棒和其它金屬，他們稱之為鋰—空氣電池，原理是在容器內注滿空氣，與金屬鋰相互作用產生電能。如果項目測試成功，該款新電池的重量要比普通電池輕一半。
但鋰—空氣電池有個限制條件：持續供能和重複充電要求注入沒有雜質的純淨空氣。而我們呼吸的空氣往往有污染物和水分。IBM電池研究員Winfried Wilcke稱：“我們需要機器來淨化空氣，由此會增加電池的體積、重量及複雜度。”
麻省理工學院和德克薩斯大學的研究員們在考慮硅、硫和鈉材料。但其中多數的研發首要考慮為汽車設計電池。要實現該技術為消費電子產品供能尚需幾年。
在鋰離子電池的研發方面，今年七月斯坦福大學稱他們已設計出一款純鋰電池，能儲存更多能量，但仍有待完善。
某些科學家認為電池的發展前景非常慘淡，舉步維艱。研究員Wilcke表示：“目前的研究沒有形成一定的數量級。”但加州 Imergy Power Systems電池公司Bill Watkins很樂觀：“永遠不要低估拿着一大筆錢的一羣高精尖人才。”
面對現實令人欣慰的是，這些電池公司並未躊躇不前，而是一邊等待新電池技術的來臨，一邊在努力拓展電池壽命。
蘋果公司的許多進步得益於軟件。如2013年年底發佈的 OS X Mavericks桌面操作系統：多屏顯示，輸出的信息可以在多個屏幕間顯示，各個屏幕間不會干擾，可以獨立操作。
蘋果還有一款“timers”軟件， 在電腦低能耗模式下，喚醒電腦芯片，以完成指定任務，與Mavericks操作系統結合使用，減少了處理器72%的活動，讓電腦運行更高效。
今年發佈的OS X Yosemite加入了更多節能功能。用户在MacBook Air上能擁有額外兩小時的電池續航，足以看一部1080p高清電影。
三星設計了“超級省電模式”功能，讓Galaxy S5 手機的電池續航上限達12.5天。該模式下，手機屏幕轉為灰黑界面，並限制app、通話、短信以及上網功能。
三星SDI公司目前嘗試着設計更安全、續航更強勁的電池。三星公司還在研究用固體材料取代封膠和液體隔層，減少炸裂風險，並計劃在2015年發佈該系列電池。
同樣地，蘋果也在努力研發高能電池。2009年，Schiller 宣佈MacBook的電池取得突破性進展，原先的機身下的方形電池塊被像拼圖圖塊式的電池所取代，分佈在機身空間內。蘋果的這款電池設計也打破了老規矩，讓用户能自行取出電池，也騰出了電池筒和保護殼的空間。
也許Schiller會稱之為革新，也許革新帶來的僅僅只有這些微小變化。
via cnet
資料來源：雷鋒網
作者/編輯：章遠岸