电池和汽车技术已经交织了一个多世纪。1912年，随着汽车开始广受欢迎，凯迪拉克开发了第一个起动机。这一创新消除了手摇的需求，并需要一个可靠的电源——铅酸电池。到1920年，大多数新车都配备了由电池供电的电动起动机。
自那以后的一个世纪中，电池和汽车技术取得了显著且迅速的进展——其中许多进步是在过去十年左右的时间里实现的。从电动汽车（EV）和混合动力车到配备电控系统如启停系统和信息娱乐系统的汽车，对高效、高容量电池的需求从未如此之大。
在本文中，我们将探讨当前电池技术在汽车应用领域的进展和开发——包括铅酸电池的持续发展以及仍在进行中的技术。
即使电动汽车（EV）及其使用的锂离子技术有所增加，铅酸电池仍然是市场上最普遍的汽车电池。
铅酸电池研究继续集中在提高能源吞吐量、循环寿命和成本效率。研究表明，向铅酸电池中添加碳可以提升性能并改善内阻。
锂离子（Li-ion）电池 自20世纪70年代以来一直存在，但在90年代开始获得商业成功，并在消费电子领域流行起来。从那时起，锂离子电池内外的技术都得到了飞速发展。
锂离子电池包含正极、负极、电解质、隔膜和正负极电流收集器。正极和负极储存锂。电解质的作用是将正电荷的锂离子从负极通过隔膜输送到正极，并 vice versa。
当锂移动时，它在阳极区域产生自由电子——这在正极电流收集器上产生正电荷。电流从电流收集器通过电池，然后回到负极电流收集器。
1998年，日产Altra电动汽车成为首款使用锂离子电池的商业化汽车。从那时起，制造商看到了使用锂离子电池为汽车、卡车和休闲车辆供电的价值。它们轻便、能量密度高，并且比传统的铅酸电池更高效。这意味着它们可以在相同的物理空间内储存更多的能量。
这直接意味着更长时间内拥有更多的动力。锂离子电池的效率也非常高。它们的效率约为95%，而标准铅酸电池的效率约为80%到85%。
锂离子电池最大的优势之一是电池制造商在研发上的投入。这些电池所依赖的技术每年都在突飞猛进地发展。
铅酸电池是可靠的常客，锂离子电池是新登场的电池，但电池技术仍在迅速发展。以下是电力领域的新进展和未来方向：
固态电池
电动汽车技术的“下一个大事件”，这些固态电池用固体材料（通常是陶瓷、聚合物混合物或玻璃）取代了液体电解质。
与锂离子电池相比，固态电池可以承受更宽的温度范围，充电更快，并且由于降低了火灾风险和更高的能量密度而更加安全。
锂硫电池 (Li-S)
比锂离子电池更轻且生产成本更低，锂硫电池可能在未来对电动汽车、航空和电网储能产生影响。它们由锂阳极和基于硫的阴极组成，比锂离子电池中使用的金属更可持续。
无钴锂离子电池
一个典型的锂离子电池组可能包含高达20克的钴，这是电池中最昂贵的材料之一。无钴选项更可持续、更道德，并降低电动汽车电池的成本。消除钴是具有挑战性的，研究人员正在研究无钴和低钴的替代方案。
钠离子电池 (Na-ion)
使用盐水或钠，这些电池的工作原理与锂离子电池相似，但不使用锂，锂是一种有限的资源，需要大量的水。钠离子电池是一种成本效益高的替代品，依赖于丰富的材料如钠。这些电池仍在开发中，以更好地用于电动汽车和电网储能。像Malta这样的公司正在开发一种使用丰富原材料（如钢、空气、盐和液体）的热电能源储存系统。
电池技术在电动汽车的发展中发挥着重要作用，但它也在改变各个工业领域，例如物流、采矿和可再生能源储存。
铅酸蓄电池是工业部门未来增长和成功的关键。
根据国际电池委员会(BCI)，大约76%的物料搬运设备，从货运火车到电动叉车，都依赖先进的铅酸电池。
铅酸蓄电池为风能和太阳能等可再生能源系统日益增长的电力储存需求提供了安全、经济且可靠的能源来源。事实上，根据 BCI 的说法，“铅酸蓄电池是地球上最广泛使用的储能电池，占全球可充电电池市场份额的近 45%。”
正在研究锂离子电池和固态电池，以探索它们在提供更高能量密度、更快充电速度和在极端环境中的更好性能方面的潜力。
目前，铅酸电池为24/7电信提供88%的备用电源，但钠离子电池和锂硫电池在提供可靠的备用电源方面表现出前景，并且注重可持续性。
我们对电池电力和存储的依赖不会消失。建造更便宜、更可持续、更强大的电池是满足未来能源需求和减少我们碳足迹的关键。
电池技术的持续进步——无论是通过新的创新还是对铅酸和锂等成熟解决方案的改进——都肯定会为汽车、工业和电网应用带来持久的创新。
