一個(gè)名為Phinergy的以色列公司和其它競(jìng)爭(zhēng)者則在最近幾年里正在研究一種完全不需要的鋰的電池技術(shù)：鋁空氣電池。理論上而言，這種電池可以在幾分鐘內(nèi)充好電。在這種新型的電池中，其中的一個(gè)電極是鋁板，而另一個(gè)電極則是氧氣。準(zhǔn)確地說是氧和水電解質(zhì)。當(dāng)氧與鋁板發(fā)生交互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生能量。

　　鋁空氣電池已經(jīng)出現(xiàn)了很長(zhǎng)一段時(shí)間了，但近些時(shí)間來人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的興趣正變得越來越大。在2002年，一篇發(fā)表在Journal of Power Sources雜志上文章將這項(xiàng)技術(shù)放到了聚光燈下面，那時(shí)一組研究人員認(rèn)為鋁空氣電池是唯一可以代替汽油的選擇。理論上來講，這種電池的容量可以達(dá)到鋰離子電池的40倍，而Phinergy則聲稱他們可以利用這項(xiàng)技術(shù)將電動(dòng)汽車的行駛距離提升到1000英里(約1600千米)。　　

　　那么，我們還要多久才能用上這種電池呢?這種形式的能量產(chǎn)生模式有一個(gè)固有的缺陷。當(dāng)鋁和氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能量時(shí)，可用的鋁含量會(huì)隨著放電而減少。另外，這種電池只有一個(gè)電流方向：從陽極到陰極。這就意味著這種電池是不能充電的，所以當(dāng)電池的電用光之后，必須取下來回收更換新的電池。

　　這極大地限制了鋁空氣電池的大規(guī)模應(yīng)用推廣。但是對(duì)于電動(dòng)汽車來說，如果服務(wù)站的基礎(chǔ)設(shè)施配置好了，那么這項(xiàng)技術(shù)倒是一個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。密歇根大學(xué)電池實(shí)驗(yàn)室的Greg Less說：“但在那之前，可充電電池，如鋰離子電池才是最佳的選擇?！睂?duì)于小型電子設(shè)備而言，鋁空氣電池顯然是不可取的，因?yàn)檫@就意味著我們需要經(jīng)常更換電池。

　　關(guān)于鋁空氣電池的研究還在繼續(xù)，有好幾家公司都宣稱自己將在未來幾年內(nèi)推出商業(yè)可用的鋁空氣電池。最近一家名為Fuji Pigment的公司聲稱自己已經(jīng)在鋁空氣電池上取得了突破性的進(jìn)展。該公司稱找到了使用絕緣材料保護(hù)鋁材料的方法，所以可以鋁空氣電池的再充電。

　　即使這一波鋁空氣電池的浪潮最后失敗了，但研究人員也已經(jīng)將鋁看作是未來電池的基本材料之一。現(xiàn)在這是一個(gè)十分熱門的領(lǐng)域，就在我寫這篇文章的時(shí)候，斯坦福大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室就宣布成功利用鋁和石墨烯以及一種安全的液體電解質(zhì)開發(fā)出了一種新電池。該研究小組稱這種電池可以在1分鐘內(nèi)完全充好電，并且在被鉆破的情況下還能繼續(xù)保持工作。當(dāng)然，這種電池還有很多工作要做。

　　微型電池

　　傳統(tǒng)電池的另一個(gè)問題是它們的尺寸。盡管我們的設(shè)備上的每一個(gè)部件都在變小，但是電池卻依然還是那么大。比如說，最新款的蘋果筆記本電腦的厚度基本上都是電池?fù)纹饋淼模M管在設(shè)計(jì)上采用超高效的分層結(jié)構(gòu)，但電池仍然占據(jù)了大量的空間。

　　這個(gè)問題不僅出現(xiàn)在筆記本上面。醫(yī)療植入式設(shè)備也需要能夠植入到人體內(nèi)的小型電池?？臻g應(yīng)用設(shè)備對(duì)重量也有嚴(yán)格的要求，就是越輕越好。另外隨著可穿戴設(shè)備的帶來，對(duì)電池的敏感度也越來越高。

　　越來越多的研究開始集中到所謂的3D微電池上面。那么2D和3D有什么不同呢?你可以將2D看作是一個(gè)簡(jiǎn)單的平面，上面有兩個(gè)電極，中間是電解質(zhì)。他們可以做到非常薄，但是電池的功率也相對(duì)更低。

　　相比之下，3D則是在微觀層面上增加電極的層數(shù)來增加電極的表面積。表面積增加后，離子從一個(gè)電極移動(dòng)到另一個(gè)電極也更加容易，這就增加了電池的功率密度，提高了電池充放電的速率。　　

　　科學(xué)家們正在探索如果實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用化。在2013年，哈佛大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)和鋰原料制造出了精度極高的陰極和陽極。

　　而不久前，一個(gè)來自美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文，其中提到了一種利用全息光刻技術(shù)制造3D電池的方法。在這項(xiàng)技術(shù)中，超精確的光束被用來產(chǎn)生3D結(jié)構(gòu)，即電極。全息光刻出現(xiàn)的時(shí)間比3D打印更早，所以更有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模制造。　　

　　但是，就像是所有的電池技術(shù)一樣，在電池的功率密度和尺寸之間還有權(quán)衡。一項(xiàng)技術(shù)能難同時(shí)滿足這兩項(xiàng)要求，但這是研究人員正在努力試圖辦到的事情。如果他們的技術(shù)成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，那么必然會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。

　　伊利諾伊大學(xué)大學(xué)的這個(gè)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人William King教授告訴我們，目前這項(xiàng)技術(shù)面臨的最大困難是如何實(shí)現(xiàn)商業(yè)化?！拔覀冋谂⑦@種電池的能量密度提升三倍以上，我們將使用新的、能量密度更高的材料。”他說，“關(guān)鍵的挑戰(zhàn)還是在規(guī)模化生產(chǎn)上，但我們一直都在努力?！?/p>