引：锂离子电池，诞生于三十年前的便携式电源市场的乱世，成长于二十年前戴尔笔记本对其的青睐，流行于十年前智能手机的辉煌，巅峰于今日动力市场的疯狂。

　　在锂离子电池商品化的近30年历史当中，被其在市场之间的竞争中斩落马下的产品有镉镍电池、铅酸电池及镍氢电池。目前从电动玩具到新能源汽车，从智能手机到储能装置，锂离子电池都大有一统江湖之势。

　　但，人类对新型能源的追求永不会停息，性能有诸多不完美因素的锂离子电池，也终有被市场彻底淘汰的那一天。那么，哪一种电池最大有可能成为锂离子电池的替代品呢？本文将向大家介绍九种新型电池，真正的“未来电池”，势必就在其中！

　　原理优势：以纯氧气为正极，以金属锂为负极，放电及充电时分别发生金属锂的氧化及还原反应，方程式如下：

　　由于锂空气电池的反应方程式只有锂及氧这两个高单位体积内的包含的能量的物质（对比看看锂离子电池的石墨及钴酸锂，真正有容量发挥的只是一点点锂而已），因而江湖上流传着锂空气电池单位体积内的包含的能量为锂离子电池十倍的传说，很多人也因此将锂空气电池想象成锂离子电池的终结者。

　　技术难点：纯氧气与金属锂在生成Li2O2时，也会有生成Li2O的不可逆副反应发生，同时Li2O2的分解过程中副反应也非常大。目前锂空气电池的各项副反应难以抑制，因此实验室中的锂空气电池循环寿命，鲜有超过一百周者。

　　此外，纯氧气的制备与存储、催化剂不得不使用纯金等因素让锂空气电池的成本居高不下，因而即便技术实现突破，锂空气电池高昂的成本也足以让人们望而却步。锂空气电池中必须有反应产物的载体（一般为多孔碳等材料）、电解液及包装材料等物质，将这些材料一同算进去后，其重量能量密度仅为锂离子电池的两倍左右，优势有限。

　　动态前景：锂空气电池从概念提出到现在已有二十多年的历史，但目前的研究工作依旧主要集中于高校及IBM等少数企业中。在可预见的未来里，其应该更多的是以“新闻媒体报道的噱头”的形式见人，虽然锂与氧直接反应的形式具有无比的吸引力，但是副反应的抑制及高昂材料成本的控制实在过于勉为其难。

　　原理优势：一个镁离子可以携带两个电荷，因此在其它条件完全一致时，镁离子电池的体积单位体积内的包含的能量将达到锂离子电池的两倍左右。金属镁在形成时不会产生枝晶，因此能单独作为负极从而提升单位体积内的包含的能量。若能找到类似于钴酸锂这种可以可逆的嵌入及脱嵌镁离子的正极材料，锂离子电池的完美继任者或许将非镁离子电池莫属。

　　我们假设MgCoO2这样一种材料具有可逆脱嵌和嵌入镁离子的性能，那么以MgCoO2为正极、以金属镁为负极的镁离子电池的反应为：

　　由于金属镁的成本远低于金属锂，因此镁离子电池的“低成本”也是其一个宣传的噱头。

　　技术难点：可以像钴酸锂脱嵌锂离子一样、自由且快速的嵌入和脱嵌镁离子的正极材料还未找到；并且当镁离子在电解质中迁移时，其速度要远低于锂离子的迁移速度，适合于镁离子电池使用的电解质还未完成开发。总而言之，我们只可以确定镁离子电池的负极是金属镁，其它的材料嘛，还要等等.......

　　虽然金属镁的成本大幅低于金属锂，但是锂离子电池中锂的成本又能占整体成本的多少呢？所以镁离子电池的所谓成本优势，其实又是一个无知的谎言。

　　动态前景：镁离子电池目前还处于理论和前期研究阶段，想找到一款具有可逆脱嵌镁离子能力且电压平台合适的正极绝非易事，镁离子无法在电解质中快速迁移的解决方案也并非一朝之功。除镁离子电池以外，与其原理接近的铝离子电池也有着相似的机理及现状，因此本文不再对铝离子电池进行单独介绍。

　　原理优势：传统能源是各种有机物与空气中的氧气发生氧化反应，在释放能量的同时也会有温室气体、含硫污染物等排出。但是若使用纯氢气与氧气反应，这样在保证电池有较高单位体积内的包含的能量的同时，还不会对环境有任何危害，其吸引力无疑是巨大的。

　　氢燃料电池在氢气耗尽后，更换氢气罐的时间仅需要两三分钟；电池并不存在容量衰减的问题，材料回收也绝不像锂离子电池一般让人头疼。由于氢气的活泼性，氢燃料电池的单位体积内的包含的能量也要比锂离子电池高出两三倍。

　　技术难点：氢燃料电池的主要瓶颈在于结构过于复杂，电池里面需要控制包括温度、排水、气流等在内的多重要素，其结果就是电池小型化困难、电池的长期常规使用的寿命堪忧、整体成本居高不下。氢气的加注成本目前是电动车充电成本的十倍开外，存储氢气需要用七百倍大气压的存储罐，听着就让人头皮发麻。氢燃料电池仅能提供能量，却无法充电及存储能量，因而整车还需要储能电池。

　　动态前景：燃料电池的研究最早起源于五六十年前，并且早在几十年前就已经大规模应用于火箭发射推进器上。但是由于燃料电池小型化困难，最近几年才开始在汽车领域上成规模的应用。目前氢燃料电池的集大成产品为丰田Mirai，该车型于2014年末上市，扣除补贴后的售价为4万美元出头，现已有数千辆的销售额。

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