近年来，我们经常听到这样的消息：人类将获得能够在数周甚至数月的时间内为我们的小工具供电的电池，同时它们的体积非常小巧，充电速度很快。 但是事情仍然存在。 为什么还没有出现更高效的电池以及世界上存在什么样的发展，请仔细阅读。
如今，许多初创公司已接近制造安全的紧凑型电池，其储能成本约为每千瓦时100美元。 这将解决24/7的电源问题，并在许多情况下改用可再生能源，同时将减轻电动汽车的重量和成本。
但是所有这些发展都非常缓慢地接近商业水平，这不允许加速从矿物质向可再生资源的过渡。 甚至喜欢大胆承诺的埃隆·马斯克（Elon Musk）也被迫承认他的汽车部门正在逐步改进锂离子电池，而不是创造突破性的技术。
许多开发人员认为，与锂离子电池相比，未来的电池将具有完全不同的形状，结构和化学成分，而锂离子电池在过去十年中已取代了许多市场上的其他技术。
SolidEnergy Systems创始人胡启超已经开发了十年的锂金属电池（与传统的锂离子电池相比，它是金属阳极而不是石墨），他说创造新的储能技术的主要问题是，随着任何一个参数的改善，其他参数都会恶化。 另外，今天有如此多的发展，其作者大声宣称自己的优势，以至于初创企业很难说服潜在的投资者并吸引足够的资金来继续研究。
根据
Lux Research的
一份报告 ，在过去8到9年中，该公司已在储能研究方面投资了约40亿美元，其中，创造“下一代技术”的初创公司平均赚了4,000万美元。 同时，特斯拉向Gigafactory投资了约50亿美元，该公司从事锂离子电池的生产。 这种差距很难弥合。
根据加州大学伯克利分校材料科学教授Gerd Ceder的说法，建立一条小型生产线并解决所有生产问题以取出电池大约需要5亿美元。 汽车制造商可以对新电池技术进行多年的测试，然后再决定是否购买创建它们的初创公司。 即使有新技术进入市场，也有必要克服增加销量和寻找客户的危险时期。 例如，尽管莱顿能源公司（Leyden Energy）和A123 Systems公司承诺了产品，但它们失败了，原因是财务需求高于预期，需求没有达到预期。 Seeo和Sakti3这两家其他初创公司未能达到批量生产和可观的收入水平，并且以远低于主要投资者预期的价格被收购。
同时，全球三大电池制造商-三星，LG和松下-对创新和重大变化不太感兴趣，他们希望略微改进产品。 因此，所有提供突破性技术的初创公司都面临一个他们不愿提及的重大问题：1970年代后期开发的锂离子电池在不断改进。
但是，还有什么技术可以取代无处不在的锂离子电池？
可充电锂电池
在锂空气电池中，氧气被用作氧化剂。 与锂离子电池相比，它们可能更便宜，更轻巧，而且在尺寸相当的情况下其容量可能更大。 该技术的主要问题是：由于充电过程中的热耗散（高达30％）而导致的大量能量损失以及相对较快的电容衰减。 但是，希望在5-10年内可以解决这些问题。 例如，去年推出了一种新型的锂空气技术-
带纳分解阴极的
电池 。
生物充电器
该设备采用
植物专用锅的形式，该
植物利用光合作用的能量为移动设备充电。 而且，它已经可以出售。 该设备每天可提供两到三个充电过程，电压为3.5 V，电流为0.5A。锅中的有机材料与水和光合作用反应产物相互作用，产生足够的能量来为智能手机和平板电脑充电。
想象一下整个树林，其中每棵树都种植在这样的设备上，只有更大，更强大。 这将允许向周围的房屋提供“免费”能源，并且是保护森林免遭森林砍伐的一个很好的理由。
金纳米线电池
在加州大学尔湾分校
，开发了
纳米线电池 ，可以承受三个月超过20万次的充电周期，而不会出现容量下降的迹象。 这将大大增加关键任务系统和消费类电子产品中电源系统的生命周期。
比人类头发细数千倍的纳米导体有望带来更光明的未来。 在他们的研发过程中，科学家将金线用于二氧化锰壳中，并将其置于凝胶状电解质中。 这防止了在每个充电周期中破坏纳米导体。
镁电池
丰田公司正在研究
在电池中使用镁 。 这将使您可以创建不需要保护性外壳的紧凑型紧凑模块。 从长远来看，这种电池比锂离子电池更便宜，更紧凑。 没错，这不会很快发生。 如果发生这种情况。
固态电池
常规的锂离子电池使用液体可燃电解质作为在电极之间转移带电粒子的介质，逐渐导致电池退化。
如今被认为是最有前途的
固态锂离子电池摆脱了这一缺点。 丰田开发人员特别
发表了一篇科学论文，在其中描述了使用硫化物超离子导体的实验。 如果成功，则将在超级电容器级别创建电池-它们将在短短7分钟内完全充电或放电。 电动汽车的理想选择。 而且由于采用了固态结构，这种电池将比现代锂离子电池更加稳定和安全。 它们的工作温度范围也将扩大-从–30到+100摄氏度。
麻省理工学院的科学家与三星合作
开发了固态电池 ，其特性在性能上超过了现代锂离子
电池 。 它们更安全，能耗高20-30％，此外，它们还可以承受数十万次充电循环。 是的，没有火灾隐患。
燃料电池
燃料电池的改进会导致我们每周为智能手机充电一次，而无人机将飞行一个小时以上。 浦项科学技术大学（韩国）的科学家
创造了一个电池 ，其中多孔不锈钢元素与薄膜电解质和电极结合在一起，具有最小的热容量。 事实证明，该设计比锂离子电池更可靠，并且使用寿命更长。 该开发有可能在商业产品中实施，主要是在三星智能手机中。
石墨烯汽车电池
许多专家认为，未来将取决于石墨烯电池。
Graphenano开发了
Grabat电池，该电池可提供长达800公里的续航里程。 开发人员声称，电池仅需几分钟即可充电-充电/放电速度是锂离子电池的33倍。 快速放电对于确保电动汽车的高加速动力尤为重要。
2.3伏Grabat的容量巨大：约1000 Wh / kg。 为了进行比较，最好的锂离子电池样品的水平为180 Wh / kg。
用激光制成的微型超级电容器
莱斯大学的科学家
在开发微型超级电容器方面取得了
进展 。 该技术的主要缺点之一是制造成本高，但是使用激光会导致价格大幅下降。 电容器的电极是由塑料薄片激光切割而成的，大大降低了生产的复杂性。 这种电池的充电速度比锂离子电池快50倍，并且放电速度比当今使用的超级电容器快。 此外，它们是可靠的，在实验过程中，即使经过一万次弯曲，它们仍可以继续工作。
钠离子电池
一组法国研究人员和RS2E公司已经为使用普通盐的笔记本电脑开发了
钠离子电池。 操作原理和制造过程是保密的。 6.5厘米电池的容量为90 Wh / kg，与锂离子电池的容量相当，但最多可以承受2000次充电循环。
泡沫电池
储能技术发展的另一个趋势是三维结构的创建。 尤其是，普列托（Prieto）已基于
泡沫金属 （铜）
基底制造了一种电池。 没有易燃的电解质，这种电池资源长，充电速度快，密度高五倍，并且比现代电池便宜且便宜。 Prieto希望首先将其发展引入可穿戴电子设备，但认为该技术可以更广泛地分布：在智能手机甚至汽车中使用。
大容量，快速充电的“纳米蛋黄”
麻省理工学院的另一项发展是
用于电池的纳米颗粒 ：由二氧化钛制成的空心壳，其内部（如鸡蛋中的蛋黄）是由铝粉，硫酸和硫酸氧钛制成的填料。 填料的尺寸可以独立于壳体而变化。 使用此类颗粒可使现代电池的容量增加三倍，并且充满电的时间会减少到六分钟。 而且，电池的退化率降低了。 蛋糕上的樱桃-生产成本低且易于结垢。
超快铝离子电池
在斯坦福大学，他们开发了一种
铝离子电池 ，可在一分钟内充满电。 同时，电池本身也具有一定的灵活性。 主要问题是比容量约为锂离子电池的一半。 尽管在给定充电速度的情况下，这并不是很关键。
阿尔法电池-水上两周
如果富士颜料设法想起它的
铝空气电池 Alfa电池，那么我们正在等待能量载体的出现，其能量是锂离子电池容量的40倍。 此外，可通过
添加纯净或咸水对电池进行充电。 根据开发商的说法，阿尔法一次充电最多可以使用两周。 也许首先这类电池将出现在电动汽车上。 想象一下您需要加水的加油站。
像纸一样的可弯曲电池
Jenax创建了类似于重磅纸的
J.Flex柔性电池。 它甚至可以折叠。 此外，他不怕水，因此非常方便用于服装。 或设想带表带电池的手表。 这项技术将使您能够减小小配件本身的尺寸，并增加可穿戴的能量。 另一种情况是创建可折叠的智能手机和平板电脑。 需要更大的屏幕？ 只需将小工具对折即可。
根据开发人员的说法，测试样品可以承受20万次折叠而不会损失容量。
弹性电池
灵活的公司正在致力于创建灵活的能源载体。 来自亚利桑那州立大学的科学家团队走得更远，在特殊的机械设计的帮助下，制成
了松紧带形式的电池。 这个想法很可能会被开发出来，并允许在衣服上建立电池。
尿液电池
2013年，比尔·盖茨基金会（Bill Gates Foundation）投资了布里斯托（Bristol）机器人实验室继续进行的研究，研究
工作在尿液上工作的
电池 。 整个技巧是使用“微生物燃料电池”：它们包含分解尿液并产生电能的微生物。 谁知道，也许尽快上厕所不仅是必须的，而且实际上是有益的活动。
Ryden-快速充电碳电池
2014年，
Power Japan Plus宣布了生产基于碳材料的电池的计划。 它们可以在与锂离子相同的设备上生产。 碳电池的使用寿命应比锂离子电池更长，充电速度要比锂离子电池快20倍。 宣布了3000个充电周期的资源。
有机电池，几乎没有
在哈佛，创造
了有机电池技术 ，每千瓦时
的生产成本为27美元。 这比金属电池便宜（每千瓦时700美元），便宜96％。 本发明使用与大黄中包含的醌分子几乎相同的醌分子。 在效率方面，有机电池并不逊色于传统电池，并且可以毫无问题地扩展到大尺寸。
只需加沙
这项技术是
锂离子电池的
现代化 。 加州大学河滨分校取代了石墨阳极，使用了经过精制和粉碎的沙子（石英）和盐和镁的燃烧混合物。 这可以提高常规锂离子电池的性能，并使它们的电池寿命延长大约三倍。
快速充电，使用寿命长
他们在新加坡南洋理工大学
开发了自己的锂离子电池改型，该锂离子电池在两分钟内可充电70％，使用寿命比传统锂
离子电池长10倍。 在其中，阳极不是由石墨制成，而是由基于二氧化钛的凝胶状物质制成，后者是一种廉价且广泛使用的原材料。
纳米孔电池
在马里兰大学学院公园分校，他们创造了一种
纳米多孔结构 ，其每个电池就像一个微型电池。 这样的阵列可充电12分钟，是相同大小的锂离子电池容量的三倍，并且可以承受大约1000次充电循环。
发电
皮肤能量
这与电池无关，而与获取能量的方式有关。 从理论上讲，利用可穿戴设备（手表，健身追踪器）在皮肤上的摩擦能，您可以发电。 如果可以充分改进这项技术，那么将来某些小配件中的电池就可以工作，因为您将其戴在身上。
这种纳米发生器的原型是一层50纳米厚的金膜，沉积在硅树脂基材上，该基材包含数千个细小腿，增加了基材对皮肤的摩擦力。 结果是
摩擦电效应 。
uBeam-空中充电
uBeam是一个使用超声波将能量传输到移动设备的奇特概念。 充电器发射的超声波被小工具上的接收器接收并转换为电能。 显然，压电效应是本发明的基石：接收器在超声波的影响下发生共振，并且其振荡产生能量。
伦敦大学玛丽女王学院的科学家也采取了类似的方法。 他们创建了一个原型智能手机，该智能手机
仅是由于外界噪音 （包括人们的声音）
而充电。
Storedot
StoreDot充电器是由一家在特拉维夫大学的基础上出现的初创
公司开发的。 实验样本能够在30秒内为Samsung Galaxy 4电池充电。 据报道，该装置基于由肽制成的有机半导体。 预计2017年底将销售口袋电池，能够在五分钟内为智能手机充电。
透明太阳能板
阿尔卡特已开发出一种透明的太阳能面板样板，该面板位于屏幕上方，因此只需将手机放在阳光下即可为其充电。 当然，就视角和充电功率而言，该概念不是理想的。 但是这个主意很美。
一年后的2014年，豪雅（Tag Heuer）
推出了 浮桥手机Tag Heuer Meridiist Infinite
的新版本，其中应该在外玻璃和显示器之间放置一块透明的太阳能电池板。 的确，尚不清楚它是否用于生产。