從口袋中的手機到公路上的汽車，幾乎所有的東西只要帶有電路都需要電池。在過去的幾十年里，盡管科技產業的其它板塊飛速發展，電池卻進步緩慢。

　　在如今的交通、能源、基礎設施等領域，電池不足已經成為最大的瓶頸。我們的能源需求還在不斷增長，但我們可以攜帶、存儲的能源卻是有限的。智能手機很難續航一天，電動汽車充電一次的行駛里程比汽車和柴油汽車更短，從源頭（比如太陽能面板）存儲能源是一件相當困難的事。

　　我們非常需要在能源存儲上取得突破，許多企業都在研發新技術，包括石油巨頭。一旦成功，可能會就形成一個利潤龐大的市場，可惜的是電池的化學特性存在限制，我們很難克服。

　　最大的問題在于能量密度：在特定體積和重量的存儲單元內可以存儲多少能源。1991年鋰電池首次推出，它已經用在手機、汽車、其它可充電設備上，每千克大約可以存儲電能150和250瓦時（Wh/kg）。為了更好地理解，我們可以類比一下，一臺冰箱每天消耗1600瓦時電能，汽油存儲的能量大約為每千克13000瓦時——比最好的鋰電池多了50倍。

　　還有一些電池用其它金屬或者元素來形成化學反應，比如硫磺或者硅，但是研究者很難提高能量密度，很難達到安全要求。

　　倫敦帝國學院戴森工程設計學院比利？吳（Billy Wu）認為：“你在盒子中裝入的能源越多，它的危險系數就越高。安全是關鍵，熱管理相當重要。如果電池的溫度超過80攝氏度，組件就會開始分解，可能還會爆炸。”

　　咨詢公司Freedonia Group、戴森、特斯拉、三星、松下、IBM最近對電池產業做過調查，預測整個電池市場的規模到了2019年將會達到1200億美元。

　　特斯拉電動汽車充電一次可以開200-300英里（約322-483公里），它最近還進入到家庭電池市場。通過與松下合作，特斯拉投資50億美元建設“Gigafactory”工廠。要將電動汽車推向大眾市場，電池的大規模生產是一個關鍵因素。現有的特斯拉Model S定價大約58300英磅（約55.5萬元），電池占了近五分之一。

　　許多人認為500英里是一個關鍵點，汽車或者柴油汽車裝滿一箱油平均可以開500英里（約805公里）左右。從2009年開始，IBM的Battery 500 Project項目就在開發鋰空氣電池，它的能量密度有可能達到汽油的水平，只是到目前為止商用產品仍然不見蹤影。

　　鋰空氣（或者鋰氧）電池從空氣中“呼吸”氧氣，用于形成化學反應，產生電能，現有的電池——比如鋰電池——將氧化物存儲在電池內部。正因如此，鋰空氣電池的能量密度才會大大提高，與汽油相當，從理論上講鋰空氣電池的能量密度相當于目前鋰電池的10倍。

　　德州達拉斯大學教授Kyeongjae Cho認為，鋰空氣電池有很大的希望。他說：“盡管全球許多集團都在積極研究，但希望并沒有出現在現實生活中，我們的研究是一個激動人心的進步。”他的研究主要專注于鋰空氣電池的電解液催化劑，和傳統的固態催化劑相比，使用可溶解的催化劑能夠明顯提升性能。Kyeongjae Cho表示：“希望我們的發現可以讓研究恢復生機，為未來發展積累動能。”

　　據報道，Kyeongjae Cho研究的電池成本和重量只有當前電池的五分之一，鋰空氣電池可以讓汽車充電一次開400英里（約644公里），讓手機續航一周。但是據Kyeongjae Cho透露，要在實際應用中增加鋰空氣電池的容量有點難，雖然許多大企業和大學都在研究，但是結果遠遠不能讓人滿意。到目前為止，電池還存在效率低、倍率性能不佳、不穩定、存在多余化學反應等問題。

　　比利？吳說：“許多人都在談論金屬空氣系統，它已經出現在水平線上，但是離商用還有20多年的距離。”

　　去年10月，戴森收購了Sakti3公司，它是一家專門研發固態電池的企業，固態電池的能量密度是鋰電池的2倍。Sakti3使用固態聚合物作為電解質，充電的速度可以加快。

　　在消費領域之外，許多研究圍繞能源供應展開。比利？吳稱：“可再生能源存在一個問題，比如太陽能和風能，它們的能源是間斷的，有時會帶來很好的能源，有時會中斷，免得電網負載過高。”

　　將能源存儲在電池中也許可以解決供應問題。但就目前來看，要在大型電池組或者在家中存儲這樣的能源同樣存在限制——和消費電子一樣的限制。所有的商用電池公司能做的只有盡可能利用好鋰電池電芯。

　　電池技術的突破終將到來，但時機尚未完全成熟。