“这是有史以来最好的电池技术”，美国阿贡国家实验室能源存储联合研究中心（JCESR）的负责人乔治·克拉布特里（George Crabtree）称赞道，不过，锂存在一定的问题，因为它很容易着火，这样的特性令一些电动和混合动力汽车车主、计算机使用者大失所望，而且低电量的滴滴提醒声有时候也会吓到手机用户。所以，锂电池从诞生之日起就免不了被拿来当做超越的对象，科学家们竭尽所能想要研发出更完美的能够取代锂电池的新技术，科技常常把看似不可能的事变成可能，那么，最近那些说要取代锂电池的电池们在哪里呢？

丰田电池研究突破：镁电池或将取代锂电池

本月初，丰田北美研究院宣布，工程师们已经发现了利用镁制作电池的方法，该机构表示：“镁金属一直被认为是目前锂电池技术的一种更安全和能量密度更高的替代品。而目前研究中存在的问题是如何从镁金属中提取能量。”

锂是所有金属中最轻的一种，镁则更重，因此能够储存更多的电量。该篇报告还不忘提醒电池用户现在激动雀跃还为时尚早，因为在镁电池上市前可能还需要20年时间进行研究和开发。

钼替代锂做为电极或造就新型电池系统

今年3月底，据《自然》杂志报道：开发具有高能量密度的电极材料对提升锂离子电池的性能十分重要。一种包含非正常锂储能位点的多孔二氧化钼材料，其首次的放电容量达到1814mAhg-1，是理论值的两倍多。这种过渡金属的纳米孔洞有意想不到的高储能反应发生。作者称这一发现或许为设计新型电池系统提供了思路。

西安交通大学以前研究成果表明：钼替代锂做为电极，极大的提高了电极的性能，电池的储电量可以提高7~8倍，而且重复充电次数也提高了近100倍。我国在世界上率先突破钼电池电极的制造难度，成果突破了钼电池耐腐蚀性差的缺点。

燃料电池要替代锂电池？手机一周充一次电？

今年3月，韩国浦项科技大学的研究员们在新型电池开发领域，取得了一次巨大而显著的突破。他们发明了一款微型固体氧化燃料电池，这款新型电池结合了多孔不锈钢薄膜电解和低热容量电解技术，它将大大改善电池性能，增强电池的电量持久力。

这无疑能对目前我们智能手机里的锂电池产生革命性的影响，浦项科技大学研发团队向外表示：“这款燃料电池可以帮助无人机进行超过一个小时的飞行，并有望把智能手机带入电量每周一充的时代。”这款新型燃料电池很有可能在我们以后的生活中代替锂电池，并被应用到智能手机，无人驾驶飞机，各种电力交通工具和其他更广泛的领域中去。

固态氢或将取代锂电池为无人机提供更强飞行动力

今年2月，苏格兰海洋科学协会(SAMS)进行了第一架使用固态氢动力系统无人机的飞行测试，发现这种类型的动力系统具有胜过锂电池的潜力。

位于英格兰南部牛津郡和哈尼克郡的CellaEnergy和ArcolaEnergy公司，获得了创新英国的资金支持，目前，两家公司共同合作研发以固态氢为动力系统的无人机原型。这款无人机将Cella公司的氢动力气体发生器与Arcola提供和集成的燃料电池相结合。

树叶制成的钠电池：这可能是锂电池的完美替代品

看了标题，是不是觉得很不可思议？没错，同样是在今年2月，美国马里兰大学的研究人员似乎找到了一种可以替代锂电池的产品——树叶做的钠电池。

研究人员首先把橡树叶放入1000摄氏度的高温中烘烤一小时，让树叶完全碳化，随后把钠加入其中。橡树叶中的背面布满细孔，可以充分吸收纳电子。而正面则成为了一层层纳米结构碳，可以吸收携带电荷的钠。这整个过程正好就形成了钠电池的正负两极。

树叶制成的钠电池除了十分环保之外，似乎也能解决一直以来钠电池寿命短的问题。一旦寿命问题解决，钠电池将会比锂电池带来更高的效能（充电时间仅为锂电池的1/5），而体积将会比锂电池更小。在轻薄手机大行其道的今天，钠电池可能会成为锂电池的完美替代品。

2014年9月，苹果公司发布了新一代iPhone，和此前历代产品一样，这款最新的智能设备，处理器和图形芯片性能又获得了大幅度提升。 然而，苹果及其他手机制造商从来不会在发布会上提及，有一个组件多年来一直没有变化，那就是锂电池。 不管是智能手机、平板电脑，还是如今异常火爆的特斯拉电动车，所有电子设备使用的锂电池技术，和1991年索尼公司发布的首个商用锂离子电池并无本质差别。 在过去的23年时间里，人们并非毫无创新，全球各地的研究人员从未放弃研发新型电池技术。2014年更是取得了一系列突破，在充电效率、电池容量、发热冷却等方面，传统的锂电池也已经表现得越来越好，很多新的电池技术似乎也已经看到了商用曙光。 

但直到现在，电池的使用时间仍然很难让人满意，电池技术依旧是所有电子设备进化的最大瓶颈，而且从产业化的角度来看，电池技术距离革命性突破，仍有一段不小的距离。 鱼和熊掌不能兼得 电池技术为何难以出现革命性突破？主力军锂离子电池到底出了什么问题？ 锂的原子序数是3，这意味着它有三个质子，是最轻的碱金属元素，这让它成为已知材料中最适合用来制备可移动电池正极的材料。 

当然，除了锂，锂电池中还包括磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料。和更早的镍电池相比，锂电池更小、更轻、能量密度更高，用了不到15年时间就替代镍电池，成为当下主流的电子设备电池技术。 但其也存在不少问题，最主要的是发热。锂电池充电和放电的过程中，在高密度的空间内部会产生大量的热量。 对于智能手机等小型电子设备来说，由于容量限制，发热带来的麻烦还不算大，依靠手机内部的导热设计基本能解决散热问题，但对于特斯拉电动车这种底盘铺满数千块锂电池的大家伙，就必须采取相应的冷却措施。 这就是为什么几乎所有电动汽车或者混合动力汽车的锂电池组上，都附带了体积庞大的液态冷却设备，不过即便如此，某些电动车电池爆炸起火的事故还是时有出现。 

锂电池中锂离子的数量是固定的，想要更长久的电池使用时间，就必须增加电池数量，但这又意味着更重的设备、更大的发热量以及更高的过热爆炸可能性。如果想要更安全或者更便携，就必须牺牲电池数量和使用时间。 换掉锂电池 顺着这个思路，研究人员想到的一个突破方向，就是寻找更安全、能量密度更高的材料，换掉锂电池。 空气很可能会成为那个更好的选择之一，不久前，以色列一家科技公司研发出了使用铝和空气作为电极的新型电池，这种电池可以利用空气中水分子与铝产生化学反应并放电。

 事实上，这种金属-空气的电池技术早在上世纪60年代就已问世，它的原理是以99.9%高纯度的铝为阳极，水分子中的氧为阴极，利用水溶液作为电解质，让铝板摄取氧，完成放电过程。 在整个化学过程中，最终的产物是氢氧化铝，所以这种电池技术看起来更稳定更安全，而且铝-空气电池的能量密度也大大高于等质量的锂电池，理论能量密度能达到8.1千瓦时/千克。目前特斯拉电动车所使用高能锂电池，能量密度也只有约0.3千瓦时/千克。

另一个同样在电池技术领域流行的突破思路是，如果不能换掉锂电池，那就换一种充电方式。 目前最有希望被普及的另类充电方式，是无线供电技术。请注意，这里所说的不是早些年手机厂商们推出的带着托盘的无线充电手机，而是效率更高的无线供电技术。 如果从原理上看，无线充电和无线供电其实没有太大的差别，两者都是利用电磁感应、共振或耦合原理。

它最早源自19世纪90年代交流电之父尼古拉·特斯拉的设想，他提出可以利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振，从而实现电能的高效传输。 形象一点的说法，就和高音歌唱家有可能把某个相同振动频率的玻璃杯唱爆是一个道理，只不过电磁感应和共振不至于把电子设备震爆。 与无线充电相比，无线供电的优势在于突破了距离上的限制。美国一家公司正在做的传输器解决方案，最远的电能传输距离已经可以达到10米。 尽管和动辄数百米的无线网络相比，无线供电的传输距离还有些短，但至少在技术层面，实现无线供电，就已经算是走出了第一步。

更大的难题 那么，为什么人们还没有在机场、酒店或者咖啡店看到类似无线网络的无线电源热点？ 事实上，无线供电普及的最大障碍，并不是传输距离还不够长等技术难题，而是市场上各种电子设备的无线供电标准兼容难题，这已经超出了科研人员所能控制的范畴。 就像高音歌唱家的例子，如果各个杯子的振动频率都不一样，想要所有的杯子都能被唱爆是不可能的。 不过，2008年国际上多家行业内的公司和协会，已经成立了无线电力传输国际标准联盟，致力于统一无线供电的技术标准，联盟的一位中国公司成员说，出台一个类似于WiFi的统一标准时间应该不会太遥远。 相比而言，替换掉锂电池的新型电池技术方案就要艰难得多。

最有希望的金属-空气电池技术至今仍有很多实际的问题需要解决，比如使用过程中，需要定期往电池组里加水，而且它是不可充电电池，铝板完全氧化反应成氢氧化铝后，就必须重新更换铝板。 这无疑会加大成本，阻碍金属-空气电池技术投入使用，不过好消息是研究人员正在努力延长铝板氧化反应时间、降低铝板回收利用成本，争取尽早将这项技术商业化。 美国凯特琳大学莫特工程科学中心研究员凯文认为，即便在技术层面已经达到商业化要求，将它们制成适合各类电子设备的成品大规模应用，又会是另外一个漫长的等待过程。如果没有特殊的爆发诱因，至少最近5年，人们很难看到真正成熟的革命性电池技术。