關鍵字：密封 鎳鎘 鉛酸 蓄電池 脈沖 發動機 電能

　　1800年意大利物理學家亞歷山德羅·伏特發明了世界上塊電池。自那以后，人們研究出多種新型電池，但所有電池的基本運作原理其實是一樣的：利用不同材料間的化學反應來儲存和釋放電能。
　　
充電電池的過往由來

　　世界上早的可充電電池，也即鉛酸蓄電池，是由法國物理學家賈斯頓·普蘭特于1859年發明的。19世紀末歐美主要發達國家的電氣化進程促使人們開始研究蓄電池，將其使用在諸如電報、手電筒及后備能源等方面。但的一塊市場可能還是在電車領域。在19世紀末至20世紀初，由蓄電池驅動的電車是當時城市街頭一道常見的風景線。究其原因，在于電車很少有噪音，也不會排放有毒氣體。但在行程方面，電車一直存有缺陷。到了1912年，隨著電動啟動器的發明，帶有內燃機的汽油動力汽車登上歷史舞臺，電車隨之遭到遺棄的命運。

　　鎳鎘充電電池大約在1900年問世，它多使用在對能量需求更大的場合。與鉛酸蓄電池一樣，鎳鎘電池在使用中容易產生化學氣體，尤其在過度充電的情況下。在上世紀40年代末，德國工程師喬治·紐曼通過調整充電電池的化學組成而解決了這一問題，使得密封型充電電池成為現實。從20世紀60年代起，鎳鎘電池的應用范圍日益擴大，為諸如電動剃須刀和電動牙刷這樣的小電器提供動力。

　　在20世紀大多數時間里，鉛酸蓄電池和鎳鎘電池主宰了整個充電電池市場，這兩種電池至今仍被人們使用著。盡管就單位體積存儲的電能而言，它們無法與新型電池相比，但從成本方面來說，它們是極為合算的。如今幾乎所有汽車的啟動發動機都是靠小型鉛酸蓄電池組提供脈沖電能的。它們也被使用在大型后備能源系統中，并占據了全球充電電池市場的近一半。在飛機及火車上，人們使用鎳鎘電池作為緊急備用動力來源。

新型電池時代的到來

　　在過去二十年里，兩種新型可充電電池開始在市場上嶄露頭角。單位體積存儲的電能兩倍于鉛酸蓄電池的鎳金屬氫化物電池1989年開始進入市場。在上世紀90年代，鎳金屬氫化物電池成為了便攜式電子產品理想的驅動能源，它也取代鎳鎘電池，在諸多領域得到應用。豐田公司1997年推出的新型油電混合車普銳斯所采用的也是鎳金屬氫化物電池。

　　當今手機和掌上電腦上所普遍使用的電池仍以氧化鈷為電池正極材料。這類充電電池也開始在汽車上使用，如Tesla汽車公司的跑車。但由于氧化鈷化學活性高、代價昂貴，大多數專家認為，它不適宜廣泛使用在混合動力汽車或純電動車上。

　　于是研究人員開始嘗試另辟蹊徑?？偛课挥诿苄莸腃ompact Power公司已開始用錳來取代電池中的鈷，原因在于錳成本更低且在高溫下性能更穩定。但壞消息是，由于錳元素會溶解在電解液中，壽命也要短一些。不過，美國阿貢國家實驗室的科學家邁克爾·撒克里認為，將錳與其他元素，如鎳和鈷，混合起來使用能解決這些問題。

　　1997年，美國科學家稱，有望使用磷酸鐵作為新型的電池正極材料。相比于氧化鈷，磷酸鐵具有價格低廉、安全及環保等優點。但其缺點是能量密度低、導電性能差，從而影響了電池的儲電、放電性能。后來，2002年麻省理工學院的研究人員發表論文稱，在磷酸鐵中摻雜一些鋁、鈮、鋯元素可以極大提高其導電性能。不過，該研究結果尚存在一些值得商榷之處。

　　磷酸鐵電池技術目前正被幾家公司投入商業用途，美國的A123 Systems公司和加拿大的Phostech Lithium都在其中。Phostech Lithium公司擁有生產和銷售基于古登納夫博士專利的電池材料的專有權。不過，雖然兩家公司都在為市場份額而競爭，但其結果還很難料，因為這其中還涉及到專利侵權等問題。

追尋理想的電池

　　能源研究者無不渴望找到一種現時代的“點金石”：他們渴望開發出能使電動汽車輕易上路的新型電池技術

　　當1996年通用汽車公司大肆張揚地推出了純電動汽車EV1之時，不少人認為它預告了一個革命性時代的到來：電動汽車現代化大生產時代的到來。擁有兩座的EV1的核心部件是一個重達533千克的鉛酸蓄電池，充滿一次能使汽車跑上個110公里的路程。很多租賃EV1的人都對這款新型環保汽車著迷不已。然而，它的諸多缺點，比如，充電一次行程有限，充電起來非常耗時等，迫使通用汽車公司及其他開發出了純電池驅動汽車的公司在幾年后宣布放棄這方面的努力。

　　不過，如今又有多家公司重新投入到純電動汽車或插電型油電混合車的研發當中。這些新型汽車能借助充電電池跑上較短路程，而插電型油電混合車則配備了內燃機，以供長途驅馳之用。相比之下，豐田汽車公司大受歡迎的普銳斯(Prius)混合動力汽車光靠電池驅動的話，只能行駛不到一英里路程。美國加州泰斯拉汽車公司(Tesla Motors)近期推出了一種純電池驅動的兩座跑車，重達450公斤的電池組使它充電一次能跑上350公里。豐田公司和通用公司都期望遲于2010年將插電型油電混合車推上銷售市場。

　　那么，究竟是什么改變了這一切？除了全球氣候變暖和石油價格日益攀升的因素之外，主要原因在于，電池技術已取得重大突破。十多年前促成了手機革命的可充電型鋰電池如今有望用來為汽車的電動化提供能量來源。“顯然，電池技術將是我們的未來。”江森自控-Saft動力方案公司總經理瑪麗·安·賴特說道。這家美、法合資公司已在法國建立了一家專門生產鋰離子汽車電池的工廠。

　　據統計，從現在到2015年，全球市場對混合動力汽車電池的需求將增加三倍，價值總額達23億美元。他預測說，將于2009年應用在混合動力汽車上的鋰離子電池可能會占據整個電池市場的半壁江山。

　　與其他類型的可充電電池相比，鋰離子充電電池具有多項優勢。除了體積輕盈之外，它幾乎不受“記憶效應”的影響。所謂“記憶效應”，是指充電電池在電力未完全耗盡的情形下再度充電引起的性能減弱。一旦投入到大規模生產，鋰離子充電電池要比其主要競爭對手——鎳金屬氫化物電池價格低廉。豐田普銳斯和其他公司生產的混合動力汽車所采用的正是鎳金屬氫化物電池。

　　盡管如此，說鋰離子電池定會大獲全勝還為時尚早。鋰離子電池也存在一個極大缺陷：它在變得過熱、過度充電及遭受破損的情形下很有可能變得不穩定起來。2006年，由于生產過程中的問題導致有些電池容易起火，電子業巨頭索尼公司不得不召回幾百萬塊用在手提電腦上的電池。而不合格的汽車電池則危險性更大，長期積存在電池里的能量一旦觸發，就是一次大爆炸——這種風險任何一家汽車公司都承擔不起。相比于小型電器，人們對汽車電池性能、耐用性及價位的要求則要苛刻得多。所以，眼下人們正致力于鋰離子電池技術的改進和完善，使其合乎安全要求并能在億萬輛汽車上推廣使用起來。

對完美汽車電池的不懈追求

　　江森自控和Saft動力方案兩家公司于2006年成立了一個合資項目，他們采用了另一種方法，將氧化鎳鈷鋁合金用在電池正極上來生產電池。合資公司總裁約翰·西爾勒說，用這種方法生產的電池能持續使用15年。2007年，Saft公司宣布，戴姆勒公司已選用他們的電池作為其將于2009年投入銷售的奔馳混合動力轎車的驅動電池。其他一些正在研發當中的材料，如錫合金和硅等，也有望使用在未來的鋰離子電池中。

　　通用公司目前正在對分別由A123 Systems(全球的電池制造商，高能鋰離子電池的主要供應商)和Compact Power兩家公司為其環保型概念車Chevy Volt生產的電池組進行測試。該款即將投產的插電型混合動力車能在40英里行程內完全使用電力，而在必要的時候，其內部的小型內燃引擎可以對其電池充電。

　　通用汽車公司希望能在2010年將Volt投入大批量生產。這一計劃相當有挑戰性，因為Volt的成功與否關鍵在于汽車電池技術的成熟。美國新罕布什爾州的電池研究專家詹姆斯·喬治表示：“這個項目要么會取得巨大的成功,要么會遭到慘敗。”

　　“在尋找理想電池的路途上，我們還有很長一段路要走。”新能源專家撒克里博士說道。相比于幾乎每隔兩年其性能就能增加一倍的電腦芯片，自電池發明200年以來，人類在電池性能方面取得的進展可謂緩慢之極。但高漲的石油價格和全球氣候變化等問題的出現也意味著，研究人員有了前所未有的動力來投入到優良電池的研發當中。“總有，我們將越來越少地使用內燃機，”賴特女士說道，“這是一個不可避免的過程。”