易燃，所以易爆炸。

有解決方案。一種已經投入市場的水基鋰電池似乎可以解決這個問題。

美國馬里蘭大學與軍方聯手製作了4伏特電壓的水基鋰電池。這種新型鋰電池用水基電解液取代了以往的有機電解液，避免了有機物易燃燒的缺點。

如果要製造較大電量的電池，就得用有機電解液。這樣一來電池的安全性就要降低。而如果將安全性作為重點的話，電池通常用鎳或者其他金屬的氫化物作為電解質，可是電池的能量就會降低。水基鋰電池能同時保證電池高安全性和大電量。

如果用釘子重複釘入4伏水基鋰電池，它的初始電壓並不會有太大改變，而且也沒有出現煙或者爆炸的現象。通常來說，與其相似的非水基鋰電池會發生短路，甚至存在著爆炸的風險。

他們還在電極上加了一層隔離層，使它免受電解液的侵蝕。疏水隔離層是一種膠體，它能趕走靠近電極表面的水分子。當電池第一次充電時，它會分解並形成一個能永久隔離水分子的介面，將固體電極與電解液分開。除了這一點，隔離層還有其他的作用。它能增強水的電化學穩定視窗，通常在熱力平衡下是1.23伏特，而在隔離層的作用下，水的電化學穩定視窗會提高到平衡數值以上。

製造水基鋰電池有一個關鍵點：電解液不僅僅是水，還要有鹽的存在。鋰會與水發生劇烈的化學反應，而使用加了鹽的水反應就會緩和許多。隔離了水之後，電池就可以選擇利用率高並能釋放更多能量的材料作為電源的陽極，比如石墨或者鋰金屬。

較普通鋰電池來說，水基鋰電池最大的進步是提高了電池的安全性。基本上水基鋰電池是不會著火或爆炸的。斯坦福大學的實驗曾經見證了熱失控導致的高溫下（超過1085℃）電池融化。即使電池被擊穿，隔離層也能防止鋰和電解液反應，避免火災和爆炸。

水基鋰電池的使用壽命很短，重複充電100次就可以讓電極腐蝕得不像樣。研究者們認為，將充電次數提高至500次就可以使水基鋰電池與有機鋰電池競爭了。

使用者總是期待一款容量大又安全的電池的。

文：圓的方塊

你以為人類最底層的需求是WiFi？Too young！

人類最底層的需求是電池電量啊！

原圖來自“馬斯洛需求理論”，有人說我畫的像一坨便便。

目前，手機和電動車等產品中使用的電池都是鋰離子電池。雖然這項技術在未來幾年仍將如火如荼地發展，但科學界早有了一個共識：如果沒有大突破，鋰離子電池無法滿足未來的儲能要求。

如果，你想要買個一口氣跑幾百公里的電動車，或者用個三五天不充電的iPhone，那麼關於電池的未來，你還需要知道點別的。

商用的鋰離子電池由三部分組成，分別是鈷酸鋰正極，碳負極和電解液。充電時，鋰離子從正極中出來，經過電解液，到達負極，同時電子經過外電路轉移到負極，放電時則相反。於是，隨著電池一次又一次地充放電，鋰離子不斷地在兩極間往返。這個體系自從被開發之後，已經幾十年沒有重大的改變了。

鋰離子，如同希臘神話中的西西福斯，又好像數學題中往返AB兩地的狗，就這樣日復一日地奔波。

現有的鋰離子電池技術面臨著三個問題，分別是能量密度低，安全存在隱患，以及成本太高。

能量密度低

首先，能量密度是評價電池最重要的指標之一。同等質量的電池，誰能儲存更多的電能，誰的能量密度就高。美國能源部曾經為鋰離子電池規劃了一個路線圖，原定希望在2017年，鋰電池的能量密度可以達到每千克400瓦時。這一數值意味著，現有的電動車透過單次充電可以持續跑500公里以上。然而，目前最優秀的商用鋰離子電池也僅達到了預期的75%。

安全有隱患

其次，在安全性方面，鋰離子電池長期受人詬病。特別是三星手機的爆炸事故，把鋰離子電池推到風口浪尖。

鋰電池的安全隱患源自於對高溫的敏感。一般來說，鋰電池裝置使用溫度需要低於60℃。工廠在安全測試時， 會將電池置於80℃的環境中進行高溫耐久考驗，沒有明顯的變形或起火，就算是合格。還有一種比較極端的條件叫做熱濫用測試：將電池放入130℃試驗箱中，堅持半小時不起火，即算達到安全標準。

2009年，中國廣州一男子疑似因手機爆炸，造成大出血死亡。隨後調查發現其實是該男子隨身攜帶的自制火藥發生爆炸，而不是手機；

2013年，澳洲一名四歲女童，因為吞嚥一枚鋰電池，造成胃出血死亡；

但是，如果我們梳理一下鋰電池這幾年“造的孽”，會發現其中絕大多數都是“非正常操作”造成的事故。有史以來，殺人最多的事物可能是刀子，但很少聽到對刀子安全性的抱怨。一方面是人們發明了刀鞘，另一方面也是因為大家都知道如何使用它。希望鋰離子電池也能迎來這一天。

成本居高不下

第三，造成鋰離子電池成本居高不下的原因有兩個方面。一是原料太貴。2016年，作為鋰電池主要原料的碳酸鋰，僅用半年時間價格就翻了2.5倍。當年要是買那麼十幾噸碳酸鋰，比炒房掙錢。二是鋰電池的生產尚未規模化，各大廠商都在各自為政。這時，特斯拉又站了出來。他們正在建造了一座千兆工廠（Gigafactory）。這家工廠又叫做超級電池工廠，建成後將成為世介面積最大的建築。它的任務就是生產鋰離子電池，並以一廠之力超過全球其他所有工廠產量總和，希望以大規模生產的方式降低成本。然而，這個大工廠距離全面投產的階段為時尚早。

如上，效能，安全，價格這三座大山橫亙在鋰離子電池的未來之路上。科學家們也不確定鋰離子電池在移動儲能領域中霸主地位能延續到何時。

如果，鋰離子電池的後續乏力，那麼，下一個登場的領跑者會是誰呢？

目前，後備選手都很多，比如鈉離子電池，多離子電池，金屬空氣電池，鋰硫電池和液流電池等等。每一項技術都有自己的優勢和不足。

每一項科技都有其自身的優點與缺憾。圍繞著“效能，安全，成本”這三個指標，電池領域的科研人員每天都在探索著材料的極限。科技從來不是十全十美的，我們只能努力去完善。

真心希望電池技術越來越棒， 別的不說，讓我能多玩幾局農藥唄。