盡管智能手機(jī)、智能家電、甚至是智能可穿戴設(shè)備越來越高級(jí)，但它們?nèi)匀幻媾R一個(gè)世紀(jì)難題——充電問題。幾十年來，電池并沒有太大變化，但我們即將迎來一場能量革命。

大型技術(shù)和汽車公司總是局限于鋰電池的弊端不能自拔。雖然芯片和操作系統(tǒng)都越來越高效節(jié)能，但每隔一兩天，智能手機(jī)必須充一次電。幸好，大學(xué)研究員也開始研究電池了。

雖然現(xiàn)在手機(jī)電池還撐不了一周那么久，但充電技術(shù)的進(jìn)步是實(shí)打?qū)嵉卦谶M(jìn)行。這篇文章集合了所有可能在不久的將來進(jìn)入人們生活的最佳電池發(fā)明，包括無線充電、30秒快充等等，希望有朝一日你我能切實(shí)體驗(yàn)到這些技術(shù)的到來。

Bioo植物充電器

從外形上看，Bioo就是一個(gè)花盆，它利用光合作用產(chǎn)生的能量給你的平板電腦、手機(jī)等設(shè)備充電。這款產(chǎn)品已經(jīng)上市可以購買。

Bioo一天能充電兩到三次，電壓3.5V，電流0.5A。充電用的USB接口很巧妙地偽裝成了石頭的形狀。Bioo花盆利用有機(jī)材料與水和植物光合作用時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)物反應(yīng)，這一過程可以產(chǎn)生足夠的電量為設(shè)備充電。

金納米線電池

來自加利福尼亞大學(xué)歐文分校的研究人員們，想出了納米線電池的點(diǎn)子，有效減少充電次數(shù)。若研究足夠成功，未來可能出現(xiàn)不會(huì)壞的電池。

納米線比人的頭發(fā)還要細(xì)1000倍，卻為電池的未來帶來了巨大的可能性。但在充電過程中，納米線容易斷，因此研究人員使用了有凝膠電解質(zhì)包裹的金納米線來避免折斷。實(shí)際上，這種電池已經(jīng)在三個(gè)月內(nèi)經(jīng)歷了20多萬次充電測試，電池性能沒有一絲退化。

固態(tài)鋰離子

傳統(tǒng)認(rèn)為固態(tài)電池更穩(wěn)定。豐田汽車公司科學(xué)家出版的研究報(bào)告，描述了他們對使用硫化物超離子導(dǎo)體的固態(tài)電池的研究，這意味著一款超級(jí)電池即將誕生。

這種電池可作為超級(jí)電容器，在7分鐘內(nèi)充電或放電，因此十分適合汽車使用。由于這是一款固態(tài)電池，所以它比一般電池更穩(wěn)定、更安全。這款電池可以在零下30攝氏度到零上100度的環(huán)境中工作。

研究人員仍然面臨著電解質(zhì)材料帶來的挑戰(zhàn)，因此這款電池不會(huì)那么快出現(xiàn)在汽車中，不過它已經(jīng)說明了人們正向更安全、充電更迅速的電池邁進(jìn)。

手機(jī)和無人機(jī)的燃料電池

新款燃料電池的誕生，意味著手機(jī)將可一周充一次電，而無人機(jī)將可飛行超過一小時(shí)。

韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)的科學(xué)家們，首次將多孔不銹鋼與薄膜電解質(zhì)和最低熱容的電極結(jié)合，制出了比鋰離子電池更耐用、電量持續(xù)時(shí)間更長的電池。

石墨烯汽車電池

石墨烯電池代表著未來。一家公司研究出了一款名為Grabat的電池，一次充電可讓電動(dòng)汽車行駛800公里之遠(yuǎn)。

這家公司的名字是Graphenano，據(jù)稱這款電池只需幾分鐘就能充滿電，它的充電和放電速度是鋰離子電池的33倍。對需要大量能量的汽車而言，放電功能也同樣重要。

這款2.3VGrabat的比能量為1000Wh/kg，而一般鋰電子電池的比能量僅為180Wh/kg。

激光制微型超級(jí)電容

美國萊斯大學(xué)的研究人員成功研發(fā)了一款微型超級(jí)電容。現(xiàn)階段，這種超級(jí)電容很昂貴，但如果用上激光，這種情況將迅速改善。

用激光將電極圖形燒制在塑料板上，可以極大降低制造成本且省時(shí)省力。這款電池比一般電池充電速度快50倍，但比現(xiàn)有的超級(jí)電容放電還慢。而且，這款電池還很結(jié)實(shí)，即使被折10000次，也還能正常工作。

鈉離子電池

法國研究人員們和一家名為RS2E的工業(yè)企業(yè)，聯(lián)合研發(fā)了鈉離子電池，這種使用鹽的電池已經(jīng)在一些筆記本電腦中使用了。

這種電池規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，因而可以用在筆記本電腦甚至是特斯拉ModelS一類的電動(dòng)汽車中。

鈉離子電池的制造方法和運(yùn)行原理都尚未公開。這款6.5cm的電池比能量為90Wh/kg，但只能充電2000次，其技術(shù)仍有待改進(jìn)。

泡沫電池

Prieto公司相信3D技術(shù)是電池的未來，因此他們研發(fā)了銅制泡沫基底的電池。

這意味著這種電池不含任何可燃電解質(zhì)，使用更安全，而且比一般電池壽命更長、充電更快，密度是一半電池的5倍，還比一般電池制造成本更低、體型更小。

Prieto計(jì)劃先將這款電池用于小型設(shè)備，比如一些可穿戴設(shè)備。不過這種電池還可進(jìn)一步升級(jí)，未來將可用于手機(jī)甚至汽車。

固態(tài)電池

麻省理工學(xué)院的科學(xué)家與三星合作，研發(fā)出了一款比現(xiàn)有鋰離子電池更好的固態(tài)電池。這種新電池更安全、更耐用、充電更多。

現(xiàn)有鋰離子電池是通過電解液在兩個(gè)電極間傳送帶電粒子來實(shí)現(xiàn)充電的。這種電解液為易燃物，因而會(huì)損耗電池，減短電池壽命。

麻省理工學(xué)院的報(bào)告指出，新電池在損耗前可以充電成百上千次，其帶來的能量密度比一般電池高20%到30%，意味著可以為設(shè)備充更多電。而且，新電池不易燃，因而可以在電動(dòng)汽車中使用。

納米“卵狀”三倍電容充電只需6分鐘

麻省理工學(xué)院的科學(xué)家研發(fā)了一種電池，其電容是現(xiàn)在一般電池的三倍，且只需6分鐘就能充滿電。而且，這種電池?fù)p耗極慢，可以使用相當(dāng)長一段時(shí)間。

這款電池最大的優(yōu)勢是它的成本很低、極易量產(chǎn)，因此不久之后我們可能就會(huì)在市面上發(fā)現(xiàn)這款電池了。

1分鐘即充滿電的鋁石墨

斯坦福大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)了一種鋁石墨電池，可以在1分鐘內(nèi)充滿智能手機(jī)。

這款電池唯一的問題是，它只能儲(chǔ)存一般鋰電池一半的能量，不過既然1分鐘就能充滿電，相信這也不算什么大問題。

可彎曲電池

來自亞利桑那州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)從日本古代折紙藝術(shù)中獲得靈感，研發(fā)了一款可彎曲的電池。

這款電池的誕生，意味著智能手表可以使用可彎曲的表帶做電池，這樣手表使用時(shí)間更長，手表本身的體積也可更小。從長遠(yuǎn)角度看，這款電池也十分適合監(jiān)測生命體征的智能服裝。

皮膚的能量

這是一款利用人的皮膚摩擦產(chǎn)生能量的電池。你手指輕輕一敲，就可以產(chǎn)生能點(diǎn)亮12個(gè)LED燈泡的電能。這意味著未來的可穿戴技術(shù)或智能服裝可能都不需要任何電池。

這種電池的工作原理是什么呢？一個(gè)由50納米薄的金膜制成的電極用于收集電流。在這層金膜上，是一層由上千個(gè)極小柱狀體組成的硅膠，以使皮膚接觸的表面積更大，產(chǎn)生更大摩擦力。因?yàn)槠つw是其中一個(gè)摩擦層，所以這款電池體積可以很小。

科學(xué)家已經(jīng)對外展示了一款采用了這種電池的可穿戴技術(shù)產(chǎn)品。下一款使用它的產(chǎn)品會(huì)是什么呢？希望所以產(chǎn)品都可以吧。

Lumopack是一款可以快充的充電寶，它在6分鐘內(nèi)就可將iPhone6充滿。

由LyteSystems研發(fā)的Lumopack的充電速率是140W，是一般充電寶的兩倍，只需30分鐘就可充滿電。

而且，現(xiàn)在你就能買到Lumopack，售價(jià)80美元（約合人民幣540元）。

像紙一樣可折疊但很堅(jiān)固的電池

這款JenaxJ.Flex電池專為可彎曲設(shè)備設(shè)計(jì)。這款電池可以像紙一樣折疊，而且防水，也就是說它適用于衣服和可穿戴設(shè)備。

這款電池已經(jīng)成功制出，且經(jīng)過安全測試，即使折疊20萬次也能正常工作。

uBeam無線充電

uBeam利用超聲波傳遞電能，能量在傳送中被轉(zhuǎn)換為聲波，在到達(dá)設(shè)備時(shí)又轉(zhuǎn)換回能量。

uBeam的點(diǎn)子是一位25歲的天體生物學(xué)專業(yè)學(xué)生MeredithPerry在無意中發(fā)現(xiàn)的。她創(chuàng)辦了一家公司，將通過5mm厚的板子向設(shè)備無線充電。這些充電設(shè)備可以鑲在墻面上，或制成裝飾品，用于向手機(jī)和筆記本電腦傳遞能量。

水珠動(dòng)力電池

這款電池仍處于早期開發(fā)階段，但麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以從水珠中提取能量。

這款電池利用交錯(cuò)的平面金屬板，從水珠中獲取能量。在初期測試中，僅能收集極小的能量，只有15個(gè)皮瓦特。但團(tuán)隊(duì)領(lǐng)隊(duì)NenadMilijkovic稱，情況很快得到改善，現(xiàn)在可以收集1微瓦特的電能了。

雖然這么少的能量不能當(dāng)做充電器使用，但在極偏遠(yuǎn)的地區(qū)，沒有其它能量來源，又不著急充電的話，可以利用這款電池的原理。理論上，這樣一個(gè)冷藏盒蓋子大小的電池，可以在12小時(shí)內(nèi)將手機(jī)充滿。

30秒完成充電的StoreDot

StoreDot充電器由StoreDot公司研發(fā)，這是一家從以色列特拉維夫大學(xué)納米技術(shù)部誕生的初創(chuàng)公司。

StoreDot由生物半導(dǎo)體制成，這一半導(dǎo)體由自然界一種名為縮氨酸的有機(jī)化合物組成。縮氨酸即氨基酸的短鏈，而氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。這樣制成的充電器可以在幾秒內(nèi)完成充電。StoreDot售價(jià)20美元（約合人民幣135元）。

這家公司還計(jì)劃推出一款可以在3分鐘內(nèi)充滿電動(dòng)汽車的充電器。

透明的太陽能充電器

阿卡爾特通訊公司演示了一款屏幕上帶透明太陽能板的手機(jī)，這樣用戶只需將手機(jī)放在陽光下就能充電了。

雖然這一設(shè)計(jì)近期可能不會(huì)商業(yè)化，但公司希望這項(xiàng)技術(shù)可以解決手機(jī)總是電量不足的問題。這種手機(jī)和普通太陽能板一樣，在日光和燈光下都可以充電。

鋁空氣電池充電一次可跑1770公里

汽車充電一次竟能跑1770公里？秘訣就在它使用的鋁空氣電池，這款電池用空氣中的氧氣充正極。因此這種電池比液體填充的鋰離子電池輕得多，能讓汽車跑得更遠(yuǎn)。

尿動(dòng)力電池

蓋茨夫婦基金會(huì)正在資助一項(xiàng)由布里斯托機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室展開的研究，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)電池可以通過尿液供能。這樣充電顯然十分高效，但它的工作原理是什么呢？

它利用微生物燃料電池，用微生物提取尿液、分解尿液、輸出電能。

聲動(dòng)力電池

英國研究人員發(fā)明了一款手機(jī)，可以通過環(huán)境音充電。

這款手機(jī)利用壓電效應(yīng)，產(chǎn)生納米發(fā)生器，收集環(huán)境中的噪音，并將之轉(zhuǎn)換為電流。

這一原理同樣適用于人聲，也就是說愛煲電話粥的人，可以在聊天的同時(shí)給手機(jī)充電。

20倍充電速度Ryden雙碳電池

PowerJapanPlus公司已經(jīng)發(fā)布了他們的新電池技術(shù)：Ryden雙碳。這款電池不僅比鋰電池更耐用、充電更快，它還能在鋰電池制造廠生產(chǎn)。

這款電池使用的是碳材料，比現(xiàn)有電池更耐用、更環(huán)保，而且比鋰離子電池充電速度快20倍。這款電池還比鋰電池更耐用，可以充電3000次，而且不容易著火或爆炸，使用更安全。

有機(jī)電池省錢97%

近期麻省理工學(xué)院發(fā)明了一種有機(jī)電池，這種電池充電時(shí)，每千瓦時(shí)僅需27美元，而金屬電池每千瓦時(shí)需700美元，也就是說它比普通電池便宜97%。

沙電池電池壽命延長3倍

這款使用了沙子的鋰離子電池，比現(xiàn)有普通電池表現(xiàn)要好3倍。

這款電池和你手機(jī)中的電池一樣，都是鋰離子電池，但是它用沙子替代了陽極的石墨。也就是說，這款電池不只比普通電池表現(xiàn)好3倍，它的成本還更低，而且無毒環(huán)保。

加州大學(xué)河濱分校的科學(xué)家本已經(jīng)注意到了納米硅，但這種元素衰退太快，幾乎不可能大量生產(chǎn)。但通過沙子，這種元素可以提純，用鹽和鎂研磨，之后加熱去除氧氣，得到純硅。這一過程可以讓電池表現(xiàn)更好、壽命更長。

鈉離子電池

日本科學(xué)家正在研發(fā)一種新型電池，不再使用鋰離子。這種新電池將使用鈉，這種元素要比鋰常見得多，因而這種電池將是普通電池效率的7倍。

研究人員對鈉離子電池的研究，始于他們對比鋰更便宜的替代品的探索。由于鹽是地球上第6常見的物質(zhì)，因此這種電池的成本很低。在未來五到十年，這款電池可能面世，并用于智能手機(jī)、汽車等產(chǎn)品。

Upp氫燃料電池充電寶

Upp氫燃料電池充電寶現(xiàn)已上市。這款產(chǎn)品利用氫充電，十分環(huán)保。

一個(gè)氫燃料電池可以5次充滿手機(jī)，唯一的副產(chǎn)品是水蒸氣。其配置的USBA類插口，意味著它可以給大部分USB設(shè)備充電。

NTU快充電池

南洋理工大學(xué)（NTU）的科學(xué)家們研發(fā)了一款電池，可以在2分鐘內(nèi)快充至70%，并且其壽命是一般鋰電池的10倍。

NTU電池可以充電1萬次，適用于電動(dòng)汽車。

納米電池

納米電池比人頭發(fā)小8萬倍，充電12分鐘即可獲得普通電池的三倍電量，并可使用上千次。

納米電池的靈感來源于“納米孔”，“納米孔”就像許多小電池通過蜂巢狀結(jié)構(gòu)組成一塊完整的電池。

美國馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)表了這項(xiàng)研究，研究人員稱他們自己都沒想到這種電池有這么好。據(jù)分析，這款電池的極佳表現(xiàn)要?dú)w功于電量傳輸?shù)亩叹嚯x，極大地提高了電池的能效。

內(nèi)置滅火器的電池

我們都知道，鋰離子電池容易過熱、著火甚至爆炸，三星GalaxyNote7中的電池就是一個(gè)很好的反面教材。斯坦福大學(xué)的研究人員便想到，在鋰離子電池中內(nèi)置滅火器。

這種電池里有一種名為磷酸三苯酯的材料，是一種常見的電子產(chǎn)品阻燃劑，這種材料放到塑料纖維中，用于分離正極和負(fù)極。如果電池溫度超過150攝氏度，塑料纖維就會(huì)融化并釋放出磷酸三苯酯。研究表明，這種方法可以在0.4秒內(nèi)阻止電池著火。

不會(huì)爆炸的電池

鋰離子電池在正極和負(fù)極層之間，有一層揮發(fā)性液體電解質(zhì)多孔材料。來自馬薩諸塞州塔夫茨大學(xué)的研究人員MikeZimmerman研發(fā)出一種電池，可以在安全狀態(tài)下，將鋰電池容量擴(kuò)充兩倍。

Zimmerman的電池非常薄，比兩張信用卡還薄一點(diǎn)，用一層屬性相似的塑料膜替換電解液。這種電池不會(huì)被刺穿、切碎，也不易燃。雖然這款產(chǎn)品還不夠成熟，一時(shí)半會(huì)不能上市，但至少它讓人們知道還有一種更安全的電池選擇。

液體流動(dòng)電池

哈佛大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)了一款電池，可以將能量儲(chǔ)存在溶于中性pH值液體的有機(jī)分子中。研究人員稱，這種新方法可以使液體流動(dòng)電池比普通鋰離子電池更加耐用。

這種電池應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)在手機(jī)或類似設(shè)備中，因?yàn)橐后w流動(dòng)電池的溶液是儲(chǔ)存在大容器中的，這個(gè)容器越大越好。這可能是儲(chǔ)存如風(fēng)能、太陽能一類的可再生能源的好方法。

不過IBM和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院不這樣認(rèn)為，他們研發(fā)了一種很小的液體流動(dòng)電池，可以放在移動(dòng)設(shè)備中。這種新電池不只能為設(shè)備充電，同時(shí)還能給設(shè)備降溫。這兩家機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)了兩種可以使用的液體，每平方厘米可產(chǎn)能1.4瓦特，其中1瓦特將留下為電池本身供能。

Zap&Go碳離子電池

牛津大學(xué)旗下公司Zap&Go研發(fā)并生產(chǎn)了世界首款可供消費(fèi)者使用的碳離子電池。碳離子電池可以快速充電，同時(shí)還可回收利用。

公司研發(fā)了一款可以在5分鐘內(nèi)充滿電的移動(dòng)電源，這款移動(dòng)電源可在2小時(shí)內(nèi)充滿一部智能手機(jī)。

鋅空氣電池

悉尼大學(xué)的科學(xué)家認(rèn)為，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了制造鋅空氣電池的方法，這種方法比現(xiàn)有方法的成本都低得多。鋅空氣電池相較鋰離子電池最大的優(yōu)點(diǎn)是，鋅空氣電池不會(huì)著火，但它的成本很高。

悉尼大學(xué)則想辦法降低成本制造了一塊鋅空氣電池，既便宜、又安全。

智能服裝

薩里大學(xué)的研究人員正在研究如何用衣服充電。這種電池叫做摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENGs），能將動(dòng)作轉(zhuǎn)換為電能。之后，儲(chǔ)存的電能可以用來給手機(jī)、智能手環(huán)等設(shè)備充電。

這項(xiàng)技術(shù)也不一定非得用在服裝上，它還可以和步道結(jié)合，當(dāng)人們在步道上走路時(shí)，它可以儲(chǔ)存電能給路燈充電，或者可以將電能儲(chǔ)存到輪胎里，給汽車充電。

可伸展電池

加州大學(xué)的工程師研發(fā)了一款可伸展的生物燃料電池，可以將汗液轉(zhuǎn)換為電能。據(jù)稱，從汗液中存儲(chǔ)的電能可以點(diǎn)亮LED燈、使用藍(lán)牙收音機(jī)，有朝一日將還可以為智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)等可穿戴設(shè)備充電。