世界上有比以人更多的是手機(jī)。幾乎所有這些電池都由可充電鋰離子電池供電，這是過去幾十年來發(fā)展的便攜式電子產(chǎn)品革命中最重要的部分。如果這些設(shè)備沒有足夠的電力持續(xù)至少幾個(gè)小時(shí)而沒有特別沉重，那么這些設(shè)備對用戶來說并不吸引人。

鋰離子電池還可用于大型應(yīng)用，例如電動(dòng)車輛和智能電網(wǎng)儲能系統(tǒng)。尋求改進(jìn)鋰離子電池的材料科學(xué)創(chuàng)新研究人員為更多具有更好性能的電池鋪平了道路。需要不會著火或爆炸的高容量電池。許多人夢想能夠在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)充電的更小，更輕的電池，并且可以存儲足夠的能量來為設(shè)備供電數(shù)天。

然而，像我這樣的研究人員正在考慮更多的冒險(xiǎn)精神。如果汽車和電網(wǎng)存儲系統(tǒng)可以在數(shù)年甚至數(shù)十年內(nèi)放電和充電數(shù)萬次，那就更好了。維護(hù)人員和客戶會喜歡能夠監(jiān)控自己并在發(fā)生故障時(shí)發(fā)送警報(bào)的電池-如果他們不能以最佳性能工作-甚至是自我修復(fù)。我們的夢想是將兩用電池集成到物品的結(jié)構(gòu)中，有助于塑造智能手機(jī)，汽車或建筑物的形狀，同時(shí)不會給它的功能帶來太大的影響。

所有這一切都有可能，因?yàn)槲业难芯亢推渌艘呀?jīng)幫助科學(xué)家和工程師更好地控制和處理單一原子級材料。

新興材料

在大多數(shù)情況下，能量儲存的進(jìn)步將取決于材料科學(xué)的持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)現(xiàn)有電池材料的性能極限以及開發(fā)全新的電池結(jié)構(gòu)和組合物。

電池行業(yè)一直致力于降低鋰離子電池的成本，包括從陰極中去除昂貴的鈷，稱為陰極。這也將降低這些電池的勞動(dòng)力成本，因?yàn)槭澜缟显S多主要的鈷來源剛果都使用兒童從事艱苦的手工勞動(dòng)。

研究人員正在尋找用主要由鎳制成的陰極代替含鈷材料的方法。最后，他們可以用錳代替鎳。這些金屬中的每一種都比其前身更便宜，更豐富，更安全。但它們需要稱重，因?yàn)樗鼈兙哂锌s短電池壽命的化學(xué)特性。

石墨烯會成為超級鋰電池的原材料的原因

由同步電子設(shè)備產(chǎn)生的X射線可以照亮電池的內(nèi)部工作。

但現(xiàn)在，研究人員可以在電池材料通過能量存儲過程時(shí)查看電池材料并實(shí)時(shí)分析其原子結(jié)構(gòu)和成分。我們可以使用復(fù)雜的光譜技術(shù)，如X射線技術(shù)，用于稱為同步加速器的粒子加速器-以及電子顯微鏡和掃描探針-，以便在儲存和釋放能量時(shí)觀察電池中的離子運(yùn)動(dòng)和物理結(jié)構(gòu)變化。