電池在我們今天的生活中無處不在以至于幾乎被我們忽視。然而，它們卻是漫長而傳奇歷史中的一項卓越發(fā)明，而且它們也擁有同樣精彩的未來。

電池實際上是一個將儲存的化學能轉化成電能的裝置。基本上，電池是小型化學反應器，隨著化學反應產生高能電子，時刻準備流向外部設備。

電池已經伴隨了我們相當長的時間。1938年巴格達博物館主任在博物館地下室發(fā)現了一個電池，現在被稱為“巴格達電池”。據分析它的起源時間和地點可以追溯到公元前250年的美索不達米亞。

關于這個最早的電池學術界存在不少爭議，它的具體用途也包括電鍍，緩解疼痛或一種宗教懲罰等不同說法。

美國科學家和發(fā)明家本杰明 富蘭克林在1749年用一組串聯電容進行電力實驗時首次使用了“電池”這個術語。

第一個真正意義上的電池是由意大利物理學家亞歷山德羅 伏特在1800年發(fā)明的。伏特將圓形的銅片和鋅片相間地疊起來，每一對銅、鋅片之間隔以鹽水浸濕的麻布片。

第一次飛躍：鋰電池

新技術往往需要更緊湊、高容量，更安全的充電電池。

1980年美國物理學家John Goodenough教授發(fā)明了新型鋰電池，鋰(Li)可以通過電池從一個電極遷移到另一個電極形成Li+離子形態(tài)。

鋰是元素周期表中最輕的化學元素之一，具有最大的電化電勢，因此這樣的組合可以在最緊湊和最輕的體積下產生最大的電壓。

這是鋰離子電池的基礎。在這個新的電池中結合了過渡金屬，如鈷、鎳、錳、鐵和氧形成了陰極。在充電產生電壓時,帶正電的鋰離子從陰極遷移到石墨陽極成為金屬鋰。

由于鋰具有很強的被氧化的電化學驅動力，如果條件允許的話，它會回到陰極再次成為鋰離子形態(tài)并釋放出電子重回鈷離子狀態(tài)。這種電路中的電子運動就可以被我們當做電流加以利用。

第二次飛躍：納米技術

由于鋰離子電池中存在過渡金屬，電池的電容量較高，也因此更具活性容易出現熱失控現象。

索尼公司在上世紀90年代制造的鋰鈷氧化物(LiCoO2)電池例子中，發(fā)生了多起起火事件。用納米材料制作電池陰極，使得電池更具活性有可能導致事故發(fā)生。

但在上世紀90年代，Goodenough再一次引發(fā)了電池技術飛躍，通過引入鋰鐵磷酸鹽用于制作穩(wěn)定的鋰離子陰極。

該陰極具備熱穩(wěn)定性。這也意味著納米磷酸鐵鋰(LiFePO4)或磷酸鐵鋰(LFP)材料現在可以安全地用于大型電池領域而且可以快速充電和放電。

這些新電池有了許多新的應用，從電動工具到混合電動汽車。也許最重要的應用將是國內家庭的電力存儲。

電動汽車

為汽車制造這種新電池格式的領導者是特斯拉電動汽車公司，這家企業(yè)計劃建設一個“Giga-plants”用于電池的生產。

特斯拉Model S的鋰電池組的容量最大能達到讓人驚訝的85kWh。

這已經足夠一個國內家庭的用電需要了，這也就是為什么大家對特斯拉創(chuàng)始人Elon Musk打算在本周揭曉的產品有如此多的猜測。

模塊化的電池設計可能創(chuàng)造電池模式的互換性，既適用于汽車也可用于家庭應用，無需重新設計和制造。

也許我們能夠見證由不起眼的電池驅動的能量生產和存儲的下一代技術變遷。