如今隨著電動車的飛速發展，電池能源的話題被推到了風口浪尖，各種關于新電池技術的新聞不斷被報道出來，看得我們眼花繚亂。可實際上真正能應用在工業生產當中的卻又是寥寥無幾。電池能源方面的發展究竟是什么樣的？未來的能源技術究竟又會走向何方？今天，我們就一起來盤點一下各種電池技術的發展現狀：

1、鋰電池

目前為止，鋰電池仍然是電池能源當中應用最為普遍的，無論是手機、電腦還是電動汽車，幾乎鋰電池已經成為了不可缺少的重要組成部分。早期的鋰電池一般是使用二氧化錳為正極材料，金屬鋰或其合金金屬為負極材料，使用非水電解質溶液作為傳導物質，通過鋰離子和二氧化錳的氧化還原反應完成放電的過程。鋰電池最早期是應用在心臟起搏器當中，由于鋰電池的自放電率極低、放電電壓平緩等優點，使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電，而被應用在醫學領域。又因為鋰電池一般有高于3.0V的標稱電壓，更適合作集成電路電源，又被用于計算器，數碼相機、手表中。但這種鋰電池由于循環性能不好，在充放電循環過程中容易形成鋰結晶，造成電池內部短路，危險性較大，所以一般情況下這種電池是禁止充電的，難以被廣泛推廣應用。

直到1992年，日本的索尼公司成功研發出了以炭材料為負極、以含鋰的化合物作正極的鋰電池。由于這種鋰電池在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，而被稱為鋰離子電池。鋰離子電池真正革新了消費電子產品的面貌：由于石油焦炭和石墨作負極材料無毒且資源充足，鋰離子嵌入碳中又克服了鋰的高活性，解決了傳統鋰電池存在的安全性問題；其正極的LixCoO2在充、放電性能和壽命上均能達到較高水平，使得其使成本又大大降低。這使得人們的移動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設備的重量和體積大大減小，安全性也顯著增加，開始被更廣泛的應用。時至今日，鋰離子電池仍然便攜電子器件的主要供電能源。

2、固態電池

固態電池本質上仍然是鋰電池的一種，與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。由于如今的科學界普遍認為鋰離子電池的發展已經到達了極限，所以固態電池于近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的新型電池。

常用的固態鋰電池是采用鋰、鈉等制成的玻璃化合物作為傳導物質，取代了以往鋰離子電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。由于固態電池是一種使用固體電極和固體電解液的電池，它的功率密度一般較低，而能量密度較高，所以它很可能是未來電動汽車的理想能源之一。

目前固態電池的發展多樣，且有很多的不確定性。不同的公司都在發展著不同材料的固態電池，如日本的日立造船公司，在第十屆國際二次電池展上就展示了硫化物系材料作為電解質的全固態鋰電池“AS-LiB”。目前上述產品已經提供樣品，計劃在2019財年開始批量生產并用于航天領域，2025年后投入車用市場；而同樣在此次展覽上，日本德爾公司同樣展示了正在開發中的全固態電池參考樣品，他們的的全固態電池采用了氧化物電解質；還有日本初創公司NGKSparkPlug，計劃將采用陶瓷電解質的固態電池送上月球，以便為后續的其他探月行動提供更好的后備能源方案。除此之外還有臺灣的輝能科技、美國的24M公司等，包括國內的很多電池能源公司也在積極的跟進固態電池的發展，甚至有些已經在嘗試著量產工作。

雖然固態電池的發展已經被很多能源專家看好，但距離真正普遍性的應用它還面臨著重重的困難。首當其沖的就是成本問題：液態鋰電池的成本大約在200~300美元/千瓦時，而如果使用現有技術制造足以為智能手機供電的固態電池，其成本會達到1.5萬美元/千瓦時，制造足以為汽車供電的固態電池成本更是達到令人瞠舌的9000萬美元！固態電池成本的居高不下為它在未來的廣泛應用埋下了重重的陰影。除此之外，一項新技術的發明，到它實際的量產應用也需要不短的時間。正如液態鋰電池，在上世紀70年代，相關的理念和實驗認證就在齊頭并進地推進，但真正大規模的使用，已經是20世紀末了。

3、超級電容器

超級電容器是指介于傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。超級電容器是通過電極與電解質之間形成的界面雙層來存儲能量的新型元器件。當電極與電解液接觸時，由于庫侖力、分子間力及原子間力的作用，使固液界面出現穩定和符號相反的雙層電荷，稱其為界面雙層。把雙電層超級電容看成是懸在電解質中的2個非活性多孔板，電壓加載到2個板上。加在正極板上的電勢吸引電解質中的負離子，負極板吸引正離子，從而在兩電極的表面形成了一個雙電層電容器。雙電層電容器根據電極材料的不同，可以分為碳電極雙層超級電容器、金屬氧化物電極超級電容器和有機聚合物電極超級電容器。

與蓄電池和傳統物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現在：

（1）功率密度高。可達102～104W/kg，遠高于蓄電池的功率密度水平。

（2）循環壽命長。在幾秒鐘的高速深度充放電循環50萬次至100萬次后，超級電容器的特性變化很小，容量和內阻僅降低10%～20%。

（3）工作溫限寬。由于在低溫狀態下超級電容器中離子的吸附和脫附速度變化不大，因此其容量變化遠小于蓄電池。商業化超級電容器的工作溫度范圍可達-40℃～+80℃。

（4）免維護。超級電容器充放電效率高，對過充電和過放電有一定的承受能力，可穩定地反復充放電，在理論上是不需要進行維護的。

（5）綠色環保。超級電容器在生產過程中不使用重金屬和其他有害的化學物質，且自身壽命較長，因而是一種新型的綠色環保電源。

雖然超級電容器擁有著如此多的優點，但它也有致命缺點，也正是因為這些缺點，使得它現在還無法取代鋰離子電池的存在。超級電容器充放電時間快，但是儲電量較少；鋰離子電池充放電時間雖然比較長，但儲電量相對于超級電容器要多很多。因此，超級電容器目前只是廣泛應用于輔助峰值功率、備用電源、存儲再生能量、替代電源等不同的應用場景，在交通運輸、工業控制、風光發電、智能三表、電動工具、特種等領域具有非常廣闊的發展前景。

4、氫能源

氫能是公認的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀，我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發展規劃。氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采。現在的氫幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收到大約1億立方米，這個數字相當可觀。

氫燃料電池是使用氫制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。與鋰電池相比，氫燃料電池具有無污染、無噪音、高效率等優點，同時它的“儲能量”比鋰電池更強：鋰電池是一種儲能裝置，是把電能貯存起來，需要時再釋放出來；而氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置，像發電廠一樣，是把化學能直接轉化為電能的電化學發電裝置。

但目前由于氫燃料電池的制造成本較高、氫原料儲存困難、安全性較差等問題，它的應用范圍還僅限制在航天、飛行及少部分的汽車領域。目前氫燃料電池的成本相當于是普通汽油發動機的100倍，這個價格是市場所難以承受的。

科技始終在不停的進步，相信在不久的未來，電池領域也將給我們帶來更多的驚喜。只要我們不停止探索的腳步，認清現實并努力超越現實，光明就一定在不遠處等著我們。