1800年意大利物理學家亞歷山德羅·伏特發(fā)明了世界上第一塊電池。自那以后，人們研究出多種新型電池，但所有電池的基本運作原理其實是一樣的：利用不同材料間的化學反應來儲存和釋放電能。

充電電池的過往由來

世界上最早的可充電電池，也即鉛酸蓄電池，是由法國物理學家賈斯頓·普蘭特于1859年發(fā)明的。19世紀末歐美主要發(fā)達國家的電氣化進程促使人們開始研究蓄電池，將其使用在諸如電報、手電筒及后備能源等方面。但最大的一塊市場可能還是在電車領域。在19世紀末至20世紀初，由蓄電池驅動的電車是當時城市街頭一道常見的風景線。究其原因，在于電車很少有噪音，也不會排放有毒氣體。但在行程方面，電車一直存有缺陷。到了1912年，隨著電動啟動器的發(fā)明，帶有內(nèi)燃機的汽油動力汽車登上歷史舞臺，電車隨之遭到遺棄的命運。

鎳鎘充電電池大約在1900年問世，它多使用在對能量需求更大的場合。與鉛酸蓄電池一樣，鎳鎘電池在使用中容易產(chǎn)生化學氣體，尤其在過度充電的情況下。在上世紀40年代末，德國工程師喬治·紐曼通過調(diào)整充電電池的化學組成而解決了這一問題，使得密封型充電電池成為現(xiàn)實。從20世紀60年代起，鎳鎘電池的應用范圍日益擴大，為諸如電動剃須刀和電動牙刷這樣的小電器提供動力。

在20世紀大多數(shù)時間里，鉛酸蓄電池和鎳鎘電池主宰了整個充電電池市場，這兩種電池至今仍被人們使用著。盡管就單位體積存儲的電能而言，它們無法與新型電池相比，但從成本方面來說，它們是極為合算的。如今幾乎所有汽車的啟動發(fā)動機都是靠小型鉛酸蓄電池組提供脈沖電能的。它們也被使用在大型后備能源系統(tǒng)中，并占據(jù)了全球充電電池市場的近一半。在飛機及火車上，人們使用鎳鎘電池作為緊急備用動力來源。

新型電池時代的到來

在過去二十年里，兩種新型可充電電池開始在市場上嶄露頭角。單位體積存儲的電能兩倍于鉛酸蓄電池的鎳金屬氫化物電池1989年開始進入市場。在上世紀90年代，鎳金屬氫化物電池成為了便攜式電子產(chǎn)品最理想的驅動能源，它也取代鎳鎘電池，在諸多領域得到應用。豐田公司1997年推出的新型油電混合車普銳斯所采用的也是鎳金屬氫化物電池。

當今手機和掌上電腦上所普遍使用的電池仍以氧化鈷為電池正極材料。這類充電電池也開始在汽車上使用，如Tesla汽車公司的跑車。但由于氧化鈷化學活性高、代價昂貴，大多數(shù)專家認為，它不適宜廣泛使用在混合動力汽車或純電動車上。

于是研究人員開始嘗試另辟蹊徑。總部位于密歇根州的CompactPower公司已開始用錳來取代電池中的鈷，原因在于錳成本更低且在高溫下性能更穩(wěn)定。但壞消息是，由于錳元素會溶解在電解液中，壽命也要短一些。不過，美國阿貢國家實驗室的資深科學家邁克爾·撒克里認為，將錳與其他元素，如鎳和鈷，混合起來使用能解決這些問題。

1997年，美國科學家稱，有望使用磷酸鐵作為新型的電池正極材料。相比于氧化鈷，磷酸鐵具有價格低廉、安全及環(huán)保等優(yōu)點。但其缺點是能量密度低、導電性能差，從而影響了電池的儲電、放電性能。后來，2002年麻省理工學院的研究人員發(fā)表論文稱，在磷酸鐵中摻雜一些鋁、鈮、鋯元素可以極大提高其導電性能。不過，該研究結果尚存在一些值得商榷之處。

磷酸鐵電池技術目前正被幾家公司投入商業(yè)用途，美國的A123Systems公司和加拿大的PhostechLithium都在其中。PhostechLithium公司擁有生產(chǎn)和銷售基于古登納夫博士專利的電池材料的專有權。不過，雖然兩家公司都在為市場份額而競爭，但其結果還很難料，因為這其中還涉及到專利侵權等問題。