智能手机时代，另外一个产业火爆了起来：移动电源。因为手机本身的电池不够用，随便玩玩半天就没电的手机现在到处都是。说白了，就是实际上能满足待机需求的手机，重量应该是你的手机加上你的移动电源。可是没人想带着砖头一样的产品吧?这是历史的倒车。但是理想的电池在哪里呢?
古老的电池与媒体大忽悠
所有的电池，其实都是电化学反应。在初高中的化学课本里，我们使用的是铜棒和锌棒放入盛有稀硫酸的烧杯里面，这时候如果用电线接通铜棒和锌棒，里面就有电流通过，也可以用万用表来测量这个比较微弱的电流。
原电池反应：得失电子是所有电池的理论基础
上面所说的就是原电池。今天的所有电池，在本质上，依旧离不开阴极阳极以及氧化还原反应。上面图片里面的原电池，就是锌失去两个电子而铜得到两个电子。
国产超级电容公交车在演示充电，最大充电电流800安培，最大充电功率600千瓦
现在，很多无知的记者或者说缺乏自然科学了解能力的记者，往往会宣传一种产品：某某科学家发明了新电池技术，XX秒就可以充满电!拜托，这种几秒就能充满的，是电容不是电池!电容和电池的区别在于，电池是用化学反应来储存、释放电，而电容则是电势差，并且电容的单位是法拉第，我们常见的电池、充电器一般用安培时间来标注容量。而电容的特点是可以很快速的充电，但是和电池是两码事。超级电容目前只在公共汽车等环境可以使用，充电电流高达200安培(iPad是2安培左右)，但是充电后的续航只有几公里。超级电容只是研究的一个方向，距离替代今天的充电电池还需要走的路很长很长。
对于现在的人们来说，智能手机好用待机短，成了所有人的心病，而现在的解决办法竟然是要去解决处理器的功耗……而不是提升电池，那么电池到底瓶颈在哪里呢?
先了解能量密度
能量密度是个非常有趣的概念。它有两个不同的表现形式。因为不同的电池，使用的材料不同自然物理密度也就不一样，所以有瓦时/公斤与瓦时/升两种不同的表现形式。对于普通的手机来说，肯定更关注后面的参数，因为手机内部空间有限，尤其是最近手机企业都在拼命把手机做的很薄。
飞行器显然希望更轻的重量有更高的能量
但是到电动车上又是一种情况。电动车的空间相对宽裕，但是如果电池原材料如果密度过大，显然会让很多功做在了运输电池自身上。而对于要飞起来的无人机等等，重量的意义就更为明显，同样的做功输出能力轻几克都是非常重要的。
汽油的能量密度超高，超过了12000瓦时/千克，而手机电池是150-250瓦时/千克，差两个数量级
对于能源，我们最熟悉不过的就是汽油。那么汽油如果完全燃烧，它的能量密度是多少呢?现在的估算，大约是12000瓦时/千克。这是个非常大的数字，由于汽油机做功效率比较低，所以我们的油耗一直不算太低。
常见的18650锂离子电池，是现在的主力产品，特斯拉电动车也是用其做动力储备
那么我们的锂电池能量密度是多少呢?常用的锂离子电池，大约范围在150-250瓦时/千克，锂聚合物的密度大，可以达到300瓦时/升，对比汽油，完全不在一个数量等级上，差了百十倍。当然也不能说没有进步，随着工艺和材料的改良，我们常用的锂电池密度其实是在逐步提升的，甚至对比十几年前的初代产品(锂电池是1991年由索尼开始量产)已经翻了几倍，但是对于今天的智能手机用户来说，他们希望的是十倍的提升，也就是充电一次，可以用一周左右，能恢复到之前功能手机的电池续航能力即可。
电极的材料
电池反应容易，但是我们生活周边的各种电池很多，而且有着不同的用途。比如汽车用来启动，也是很多采用的铅酸蓄电池，它的特点就是启动的时候电流特别大，这对于内阻大的电池来说就是噩梦，所以现在的车用蓄电池的内阻就非常小，适合这种大电流放电。
电压、内阻、循环次数等等都在考验电池的材料与工艺
所以，针对不同的应用场景，要寻找不同的电池材料，他们的输出电压、电流、内阻、可循环次数等等，都是要考量的指标。以手机、平板等设备为例，我们用的电池，都需要能够承受数百次、上千次的充电循环，然后再性能劣化，所以我们现在用的锂离子(钴酸锂)、锂聚合物电池都适合做手机或是移动电源的充电设备，并且它们的输出电压3.6V，也有利于直接驱动IC。
而我们常见的镍氢电池，比如松下(三洋)著名的爱乐普，就是改进了自放电的表现，充满电放一年依旧有80%以上的电量，所以很受欢迎，并且也可以循环多次，可为何手机上不用镍氢电池呢?这是因为镍氢电池的电压只有1.2V，所以如果要达到3.6V，就要三块串联……显然要比现在的锂电池需要更多的空间，而容量上两者又差不多。
常见的电池与能量密度，有希望的几种电池我们会单独说
电池放电，要求材料具有高储能密度，并且在多次循环充放电这个过程中，依旧保持很高的容量，并且最好有利于工业化生产，这样的材料有吗?
燃料电池：已然在路上
燃料电池的在路上，是真真正正的在路上：丰田今年正式发布了氢燃料电池汽车Mirai。与纯电的特斯拉一样，丰田公开了汽车用氢燃料电池的专利，其它车厂可以免费用，此举旨在扩大氢燃料电池的市场。
在技术原理上，氢是消耗品，作为燃料电池的反应动力来源。丰田的Mirai带有个超高压氢气瓶，可以携带5公斤氢，续航能力能达到600多公里，平均每公斤氢的续航为100公里以上。之前宝马也有氢燃料汽车H7，同样背着氢气瓶，不过宝马的方案里面有发动机，氢气是燃烧气体做工，与传统的汽油机类似;丰田的则不一样，氢是参与燃料电池反应发电，电池提供113千瓦的电力给电动机驱动汽车前进。当然，作为清洁能源，氢的反应结束之后，只有一种产物：水，不污染环境。
氢燃料电池的原理：催化剂普遍使用非常昂贵的铂(Pt)，俗称白金
氢燃料电池当然好，但是这只能给车用，手机用户肯定不可能带着硕大的燃料电池以及高压氢气瓶……而很多其它材料的燃料电池很难回避的问题还是材料，依赖铂这种贵金属，并且对空气要求高。一来昂贵，二来也不现实，前几年，北京弄了两辆材料里面有铂的氢燃料电池公交车，在郊区行驶两年试验，其中有一台一年就烧了六次动力单元，厂家的理由居然是北京空气不行含硫、氮化合物太多PM2.5太高，试验只能草草了之……
2009年，IBM设立了一个电动汽车动力相关的计划：Battery 500，顾名思义，就是想通过研发，获得让汽车一次充电续航超过500英里(800多公里)的能力。
IBM的研究重心是：锂-空气电池，这也是现阶段汽车动力的重点方向，不仅仅IBM，全世界都在研究锂空气电池。这种电池的原理不复杂，就是活泼金属锂和空气中的氧气反应放电，但是这个过程中，不是生成固体的氧化锂，而是通过溶液，生成液态的氢氧化锂。在反应的过程中，空气中的氧气相当于无限提供，而锂则作为消耗品，有点像我们家用电热水器里面的牺牲阳极。
锂-空气电池的原理，让空气中的氧与电池中的锂反应，但是生成LiOH碱性电解质，而不是氧化锂
锂空气电池的理想状态是：增加续航，不用充电，只要更换反应用的溶液和金属锂即可，溶液里面的氢氧化锂可以很容易的电解还原再得到金属锂循环利用，相当于电厂充电，汽车端只需换锂和电解液做电极就行，可以超高速的实现续航。
另外一个关键是：锂空气电池的能量密度极高，对于今天的电池，是指数级别的提升，说白了就是如果研发成功，续航的噩梦就不复存在，因为空气中氧气的供给是无限的，所以理论上锂空气电池容量可以无限大……但是，锂空气电池的现实是骨感的：实际的产品容量不高，并且现有的方案的化学反应研究也不够透彻，都发生哪些反应、怎么反应的都搞不清楚，所以研发还需要很多年才能真正的产业化，目前除了IBM，包括日本旭硝子之类的高技术企业也都加入了这个计划。
锂空气电池，也难以小型化，目前看只能是汽车用，手机用不了，并且能上路的车，起码要等到2020年。
当然，除了上面说的几个热门电池，也有进行其它前沿研究，但是研究的深度还不如上述的电池材料。这种全世界研究十几年、得不到结果的状况，在电子设备上不多，但是到电池这里，已经卡住很多年了，参与研究不是几个企业，而是几乎全世界的科研机构、公司都想取得电池突破，但是都无功而返。
结论：绝望，只能继续忍受。如果你觉得自己是那个幸运儿，并且足够聪明，应该从事电池的研究，只要新的可行充电电池专利是你的，财富跻身世界前100应该问题不大，因为现在全球每年投入到电池研发上的资金加一起，恐怕已经足够将一个人送上财富富豪榜前列了。而作为普通消费者，恐怕依旧要继续忍受我们目前不给力的电池，并且不知道什么时候会有突破，或许十年、二十年，而这种材料科技，正是一个国家科学研究能力的体现。
电池大战正酣，鹿死谁手未知。
原标题：古老的电池与媒体大忽悠 未来续航救星一览
