一个名为Phinergy的以色列公司和其它竞争者则在最近几年里正在研究一种完全不需要的锂的电池技术：铝空气电池。理论上而言，这种电池可以在几分钟内充好电。在这种新型的电池中，其中的一个电极是铝板，而另一个电极则是氧气。准确地说是氧和水电解质。当氧与铝板发生交互作用时，就会产生能量。
铝空气电池已经出现了很长一段时间了，但近些时间来人们对这项技术的兴趣正变得越来越大。在2002年，一篇发表在Journal of Power Sources杂志上文章将这项技术放到了聚光灯下面，那时一组研究人员认为铝空气电池是唯一可以代替汽油的选择。理论上来讲，这种电池的容量可以达到锂离子电池的40倍，而Phinergy则声称他们可以利用这项技术将电动汽车的行驶距离提升到1000英里(约1600千米)。
那么，我们还要多久才能用上这种电池呢?这种形式的能量产生模式有一个固有的缺陷。当铝和氧气发生反应产生能量时，可用的铝含量会随着放电而减少。另外，这种电池只有一个电流方向：从阳极到阴极。这就意味着这种电池是不能充电的，所以当电池的电用光之后，必须取下来回收更换新的电池。
这极大地限制了铝空气电池的大规模应用推广。但是对于电动汽车来说，如果服务站的基础设施配置好了，那么这项技术倒是一个非常不错的选择。密歇根大学电池实验室的Greg Less说：“但在那之前，可充电电池，如锂离子电池才是最佳的选择。”对于小型电子设备而言，铝空气电池显然是不可取的，因为这就意味着我们需要经常更换电池。
关于铝空气电池的研究还在继续，有好几家公司都宣称自己将在未来几年内推出商业可用的铝空气电池。最近一家名为Fuji Pigment的公司声称自己已经在铝空气电池上取得了突破性的进展。该公司称找到了使用绝缘材料保护铝材料的方法，所以可以铝空气电池的再充电。
即使这一波铝空气电池的浪潮最后失败了，但研究人员也已经将铝看作是未来电池的基本材料之一。现在这是一个十分热门的领域，就在我写这篇文章的时候，斯坦福大学的一个实验室就宣布成功利用铝和石墨烯以及一种安全的液体电解质开发出了一种新电池。该研究小组称这种电池可以在1分钟内完全充好电，并且在被钻破的情况下还能继续保持工作。当然，这种电池还有很多工作要做。
微型电池
传统电池的另一个问题是它们的尺寸。尽管我们的设备上的每一个部件都在变小，但是电池却依然还是那么大。比如说，最新款的苹果笔记本电脑的厚度基本上都是电池撑起来的，尽管在设计上采用超高效的分层结构，但电池仍然占据了大量的空间。
这个问题不仅出现在笔记本上面。医疗植入式设备也需要能够植入到人体内的小型电池。空间应用设备对重量也有严格的要求，就是越轻越好。另外随着可穿戴设备的带来，对电池的敏感度也越来越高。
越来越多的研究开始集中到所谓的3D微电池上面。那么2D和3D有什么不同呢?你可以将2D看作是一个简单的平面，上面有两个电极，中间是电解质。他们可以做到非常薄，但是电池的功率也相对更低。
相比之下，3D则是在微观层面上增加电极的层数来增加电极的表面积。表面积增加后，离子从一个电极移动到另一个电极也更加容易，这就增加了电池的功率密度，提高了电池充放电的速率。
科学家们正在探索如果实现这项技术的实用化。在2013年，哈佛大学的一个团队使用3D打印技术和锂原料制造出了精度极高的阴极和阳极。
而不久前，一个来自美国伊利诺伊大学的团队发表了一篇论文，其中提到了一种利用全息光刻技术制造3D电池的方法。在这项技术中，超精确的光束被用来产生3D结构，即电极。全息光刻出现的时间比3D打印更早，所以更有机会实现这项技术的大规模制造。
但是，就像是所有的电池技术一样，在电池的功率密度和尺寸之间还有权衡。一项技术能难同时满足这两项要求，但这是研究人员正在努力试图办到的事情。如果他们的技术成功地实现了商业化，那么必然会产生巨大的影响。
伊利诺伊大学大学的这个团队的领导人William King教授告诉我们，目前这项技术面临的最大困难是如何实现商业化。“我们正在努力将这种电池的能量密度提升三倍以上，我们将使用新的、能量密度更高的材料。”他说，“关键的挑战还是在规模化生产上，但我们一直都在努力。”
电池网微信
