當2009年蘋果重新設計MacBook Pro時，它采用了一種新型電池，使得電池續航能力比之前模型長了40%。這款筆記本電腦可以維持7小時，足以看2遍電影《阿拉伯的勞倫斯》
，蘋果營銷總監菲爾·席勒（Phil Schiller）將這款電池稱為“革命性的”，但事實上它的確如此嗎？

 

過去20年間發生的科技飛躍實在令人瞠目結舌。計算機已經從功利主義的盒子zhuanbianweiyoujinshuhebolizuchengdexiantiaominglangdejuxing，qiexiaodaonenggoufangzaikoudaili。xianzaideshebeiyaoqiangdadeduo，yikuanxinxingzhinengshoubiaodejisuannenglibieboluodengyuefeichuandedouyaoqiangda。raner，dianchishilingwaiyihuishi。

jibianxiaofeizhedianzichanpinzhizaoshang
，congpingguodaosanxing，weilerangshebeiyongyougengchangdedianchishoumingtouzileshangbaiwanmeiyuandekeyanzijin，kejibenshenquewufazaiweilaijinianjiufashengfantianfudidebianhua。danzhebingbuhuijianhuangaoduyilaidianchidexiaopeijianshuliangbuduanshangshengdequshi。

 

為wei什shen麼me電dian池chi技ji術shu停ting滯zhi不bu前qian一yi直zhi是shi研yan究jiu人ren員yuan討tao論lun的de話hua題ti之zhi一yi
，很hen多duo人ren表biao示shi我wo們men已yi經jing到dao達da科ke學xue的de極ji限xian。無wu論lun真zhen正zheng的de原yuan因yin是shi什shen麼me，消xiao費fei者zhe將jiang需xu要yao竭jie盡jin全quan力li高gao效xiao利li用yong需xu要yao電dian池chi驅qu動dong的de設she備bei。

 

 

為了理解具體的情況，我們必須考慮三個問題：電池製造商的過去、現在以及未來麵臨的挑戰。美國加州高級電池初創企業恩維亞公司的聯合創始人和業務開發主管邁克爾·辛庫拉（Michael Sinkula）發現1995年電池裏存儲的能量一直未發生特別顯著的變化，直到十多年後2007年電池存儲的能量才翻了一倍。自那時起，電池能量的增加從未超過30%。恩維亞相信直到2021年大多數電池存儲的能量可能都不會翻倍。

 

然而，一台標準的手提電腦可以運行長達10小時，這是為什麼呢？一般來說科技進步源於兩個單獨的推動力：不斷地縮小每一個零部件的大小和不斷改善管理所有部件的軟件。一台電腦的大腦是它的微處理器
，芯片可以為繪製圖片，或者輔助Facebookgengxinnihaoyoudeshengrizhuangtaijinxingbiyaodefuzajisuan。zaiguoqudejishinian，gongyejieyizhizainulisuoxiaochuliqidetiji。suizhetamenbiandeyuelaiyuexiao，tamensuoxiaohaodenengliangyuelaiyueshao

，yincidianchishoumingyuelaiyuechang。

 

但(dan)電(dian)池(chi)另(ling)當(dang)別(bie)論(lun)。本(ben)質(zhi)上(shang)來(lai)說(shuo)

，它(ta)們(men)是(shi)金(jin)屬(shu)和(he)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)的(de)集(ji)合(he)。連(lian)通(tong)電(dian)池(chi)意(yi)味(wei)著(zhe)會(hui)有(you)電(dian)流(liu)經(jing)過(guo)。而(er)化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)麵(mian)臨(lin)的(de)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)便(bian)是(shi)做(zuo)的(de)越(yue)小(xiao)並(bing)不(bu)意(yi)味(wei)著(zhe)變(bian)得(de)越(yue)好(hao)。你(ni)可(ke)以(yi)設(she)想(xiang)它(ta)為(wei)一(yi)瓶(ping)飲(yin)料(liao)：杯子裏裝的啤酒越少，你能夠喝到的啤酒也就越少。

 

zaicizhiqian
，zhuyaodedianchifazhandouyuanyushiyonglexincailiao。dangcailiaocongniezhuanhuaweijinshulihou，xiaofeixingdianzichanpindedianchishoumingjidadeyanchangle。linsuanlitiezhifu、現代電池發展的一名重要科學家約翰·古德伊夫（John Goodenough） 教授表示，現在的研究主要關注於改善鋰電池的壽命。“元素周期表非常有限，” 古德伊夫說道
，因此進步和提升變得越來越困難。

 

與1979niangudeyifuxuanbuqudeletupoxingjinzhanshidexiandaidianchibianweikenengdeshiqixiangbi，xianzaiyanjiudianchiwentidekexuejiashuliangmingxianyaogengduo
，raner
，keyishiyanheyanjiudexincailiaoqueyijingkuifa。

 

智能手機能夠持續使用一周——而非隻維持一天——所要求的是徹底革新的科技
，而這樣的技術目前尚未出現。古德伊夫認為“延長電池壽命的下一個策略目前還是未知數。”

 

現代電池追溯到18世紀
，當時科學家們意外發現了一種處理靜電的方法——將金屬棒插入內部裝滿鹽水、兩端塗有箔層的瓶子。用一隻手接觸瓶子外部
，而金屬棒接觸瓶子另一端，你就能體驗觸電的感覺了。

 

在《電池：便攜式電源如何引發了一場技術革命》一書中，亨利·施萊辛格（Henry Schlesinger）描述了科學家們如何研究這種名為萊頓瓶的設備。其中非常著名的發明家是詩人珀西·比希·雪萊（ Percy Bysshe Shelley）。年輕時的雪萊在妹妹的幫助下進行了實驗。他還得到了妻子瑪麗·雪萊的啟發

，後者在自己創作的小說《弗蘭肯斯坦》裏將電作為主要的情節設計。

 

就在小說《弗蘭肯斯坦》出版後不久，安納塔西歐·伏特（Alessandro Volta）發明了第一個被廣泛使用的電池伏打電堆，就是在銅板和鋅板中間夾上用鹽水浸過的卡紙或布片
，一層一層堆起來的蓄電池。

 

當今的電池並未發生巨大的變化。切開電池內部
，你可以看見由金屬，例如鋰製成的一種材料
，和另一種材料（一般是碳）。兩種材料之間是某種類似於伏特200年前使用的布片的物質——由液體或者膠體包裹的塑料
，目的是防止金屬發生相互作用，同時能夠讓原子自由移動。

 

當電池一端的金屬絲與另一端的相接觸，就產生了回路，電子會移動，從而產生電流
，導致燈泡發光、立體聲音響發聲或者鎖上汽車車門。對現在的電子設備而言，最流行的可充電電池鋰離子電池已經被廣泛使用了20多年。

 

 

電池是科技的命脈。 根據歐洲知名研究機構法國Avicenne Energy的估計， 1990年
，隨著鋰離子電池湧入市場，全世界對電池的需求高達200000萬兆瓦時。這相當於444億個勁量極限AA鋰電池，足以環繞地球57次。截止20年後，也就是2013年
，這一需求已經翻倍。

 

市場研究公司Lux Research預測截止2020年，僅用於驅動電子設備的電池花費將高達266億美元，比2014年大約增長了30%。大多數需求來自智能手機和平板電腦，預計兩者在未來6年將增加45%。用於交通，例如汽車的電池花費將翻倍，高達209億美元。

 

考kao慮lv到dao如ru此ci巨ju額e的de消xiao費fei，研yan究jiu人ren員yuan正zheng在zai努nu力li改gai善shan電dian池chi壽shou命ming。即ji便bian如ru此ci，可ke以yi物wu質zhi化hua的de突tu破po性xing進jin展zhan寥liao寥liao無wu幾ji。此ci外wai，幾ji乎hu所suo有you的de主zhu要yao研yan究jiu首shou先xian都dou關guan注zhu於yu在zai汽qi車che和he電dian網wang方fang麵mian的de應ying用yong。

 

科技巨頭
，例如IBM，在加州聖何塞的阿爾馬登研究中心擁有一支專門研發電池技術的科學家小組。2009年，IBM投資了50萬美金要求幾名研究人員開發 Battery 500項目：旨在打造一塊可以支持汽車跑500英裏的電池，這意味著一次充電汽車就可以從舊金山行駛到洛杉磯，中途還能繞到沙灘上休息一會。

 

這一項目的關鍵是所謂的鋰空氣電池（The lithium-air battery），這種電池並不是依賴碳和其它金屬
，而是以鋰離子為主
，IBM和(he)他(ta)的(de)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)相(xiang)信(xin)他(ta)們(men)能(neng)夠(gou)創(chuang)造(zao)一(yi)種(zhong)充(chong)滿(man)空(kong)氣(qi)的(de)容(rong)器(qi)
，後(hou)者(zhe)能(neng)夠(gou)與(yu)鋰(li)發(fa)生(sheng)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。如(ru)果(guo)他(ta)們(men)是(shi)正(zheng)確(que)的(de)
，那(na)麼(me)這(zhe)種(zhong)空(kong)氣(qi)電(dian)池(chi)的(de)重(zhong)量(liang)或(huo)可(ke)能(neng)減(jian)輕(qing)一(yi)半(ban)。

 

但其中存在一個問題：為了實現能量的可持續和再充電過程
，你必須獲得純淨的空氣
，但我們現在呼吸的空氣充滿了汙染物和水。“你需要機械裝置淨化空氣。” IBM電池項目負責人溫弗裏德·維爾克（Winfried Wilcke）說道。這意味著這將增加電池的大小、重量和複雜性。

 

其它的科學家
，包括來自美國麻省理工學院和德克薩斯州大學的研究人員
，都在考慮使用其它材料，例如矽
、硫和鈉。然而很多相關的研究和開發都是針對汽車設計。將這種技術應用於消費性電子產品可能還需要再多等幾年。

 

有些消極的科學家描繪了一幅較為悲慘的前景，他們認為我們已經達到了電池能力的極限。而其他人，例如美國加州電池初創企業Imergy Power Systems首席執行官比爾·沃特金斯（Bill Watkins）
，則對電池的前景持樂觀態度。“從來都不要低估一群擁有足夠科研資金的博士們的能力。” 沃特金斯這樣說道。