處理一次電池的難度在于，我們不能通過(guò)再次充電來(lái)回收利用這些電池。在電池大型化的的今天，回收利用變得愈發(fā)重要，并且頻繁地更換電池也不具備商業(yè)上的可行性。

世界上最早的充電電池之一，鎳鎘電池，同樣使用的是堿性電解質(zhì)。在1989年，鎳氫電池（NiMH）發(fā)明，這種電池?fù)碛斜孺?鎘電池更長(zhǎng)的壽命。

這一類電池對(duì)于充電過(guò)量過(guò)熱十分敏感，因此充電功率應(yīng)當(dāng)控制在一個(gè)最大功率之下。不過(guò)設(shè)計(jì)精巧的控制器能夠使充電速度加快，我們也就不需要為了充電苦等幾個(gè)小時(shí)了。

充電電池能夠多次使用。Flickr/Brian J Matis, CC BY-NC-SA

現(xiàn)在的應(yīng)用——像是手機(jī)和筆記本電腦——一直追尋的目標(biāo)就是在盡可能小的空間里儲(chǔ)存盡可能多的能量。隨著單位體積內(nèi)能量的提高，突然放電的危險(xiǎn)性也在上升，但是我們也能夠找到一些應(yīng)對(duì)之法。比如對(duì)于手機(jī)電池，因?yàn)樗容^小巧，所以我們可以通過(guò)在電池中加入限流器來(lái)提高它的安全性。

不過(guò)隨著越來(lái)越多的大型電池投入應(yīng)用，人們會(huì)愈發(fā)關(guān)注這些體積巨大、單元眾多的大型電池的安全問(wèn)題。

第一次飛躍：鋰離子電池

時(shí)至今日，絕大多數(shù)的新技術(shù)都要求電池具有更加緊湊的設(shè)計(jì)、更加充沛的電力、更好的安全性，還需要電池能夠充電再利用。

1980年，美國(guó)物理學(xué)教授John Goodenough發(fā)明了一種新型的鋰電池。在這種鋰電池中，鋰能夠在電池中以鋰離子的形式，穿梭于兩個(gè)電極之間。

鋰是周期表中最輕的元素之一，同時(shí)擁有著極強(qiáng)的電化學(xué)勢(shì)，這兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)使得它能夠以最小的體積提供最高的電壓。

而這一點(diǎn)正是鋰離子電池的基礎(chǔ)。在這種新電池中，鋰和過(guò)渡金屬（比如鈷，鎳，錳以及鐵）與氧的化合物作為陰極。在外加電壓之后，再次充電開始，帶正電的鋰離子從陰極遷移到石墨材料制成的陽(yáng)極，重新變?yōu)榻饘黉嚒?/p>

因?yàn)榻饘黉囉兄鴺O強(qiáng)的電化學(xué)推動(dòng)力，所以金屬鋰極容易被氧化，它會(huì)遷移至陰極并再次成為鋰離子，將外層電子交給過(guò)渡金屬離子（比如鈷離子）。在這一循環(huán)中的電子移動(dòng)為我們提供了我們所需的電流。

第二次飛躍：納米技術(shù)

由于過(guò)渡金屬的加入，鋰離子每一個(gè)小單元都能夠提供更高的能量，但是反應(yīng)活性的提高也會(huì)帶來(lái)負(fù)面效果，電池會(huì)更容易受到一種被稱為“熱散逸”現(xiàn)象的影響。

在90年代，索尼生產(chǎn)了一種氧化鋰鈷電池（譯者注：這也是第一款商用鋰離子電池），但是嚴(yán)重的“熱逸散”導(dǎo)致了很多這一型號(hào)的電池著火。如果這一問(wèn)題無(wú)法得到解決，那么為了獲得更好的反應(yīng)活性，使用納米材料制作電池陰極的設(shè)想也就無(wú)從談起了。

這一次，站出來(lái)的依然是Goodenough。他引入了一種由鋰、鐵以及磷酸鹽構(gòu)成的新的鋰離子電池陰極，這種穩(wěn)定的電極是電池技術(shù)的又一大飛躍。

伴隨著新電池的不斷發(fā)展，很多新應(yīng)用也應(yīng)運(yùn)而生。從電動(dòng)工具到混合與電動(dòng)力汽車，我們都能夠找到鋰離子電池的影子，或許其中最重要的應(yīng)用，將是為住宅提供家用電能。

無(wú)線電動(dòng)工具的出現(xiàn)要感謝充電電池的進(jìn)步。Flickr/People s Network, CC BY-NC

電動(dòng)汽車

在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，領(lǐng)頭羊是有名的Tesla公司。Tesla公司計(jì)劃修建“Giga-plants”（Giga是10的9次方的意思，就是1GB里面的G，來(lái)源于希臘語(yǔ)，巨大的），以生產(chǎn)適合用于電動(dòng)汽車的大型電池。

Tesla Model S型汽車裝備的鋰電池電池組容量已經(jīng)達(dá)到驚人的85千瓦時(shí)。

這樣的電池組容量，已經(jīng)足夠一個(gè)普通家庭的需要了，也正因?yàn)槿绱?，大家?duì)于Tesla公司創(chuàng)始人Elon Musk發(fā)布的新產(chǎn)品有了如此之多的猜想。