随着对移动计算和全电动汽车的需求增加，当前电池技术的局限性成为障碍。 电池是由意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta）于1790年代发明的，一直以来都是众多小工具，设备和机器的动力源。
随着消费类设备变得越来越小，并且在充电之前不间断使用这些设备变得越来越重要，电池变得小型化和提高能效也变得越来越重要。 然而，事实证明，这是一个技术障碍，如果超过这一障碍，它将成为明天高科技经济的重要且有利可图的发展。
电池技术
所有的电池都依赖于两种不同材料之间可能发生的还原和氧化（氧化还原）的基本化学反应。 这些反应被容纳在密闭的容器中。 阴极或正极端子被发生氧化的阳极或负极端子还原。 阴极和阳极通过电解质物理隔离，该电解质使电子易于从一个端子流到另一个端子。 电子的这种流动引起电势，当电路完成时，电势允许电流。
一次性消费电池（称为一次电池），例如Energizer（ENR）等公司生产的AA和AAA大小的电池，都依赖于不利于现代应用的技术。 首先，它们是不可充电的。 这些所谓的碱性电池利用由稀的二氧化钾电解质隔开的二氧化锰阴极和锌阳极。 电解质会氧化阳极中的锌，而阴极中的二氧化锰与氧化的锌离子反应以产生电。 逐渐地，反应副产物在电解质中累积，剩余的要氧化的锌量减少。 最终，电池没电了。 这些电池通常提供1.5伏的电压，可以串联方式增加电量。 例如，两个串联的AA电池可提供3伏电压。
可充电电池（称为二次电池）的工作原理几乎相同，利用了两种材料之间的还原氧化反应，但它们也允许该反应反向流动。 当今市场上最常用的可充电电池是锂离子（LiOn），尽管在寻找可行的可充电电池方面也尝试了各种其他技术，包括镍氢（NiMH）和镍镉（NiCd）。
镍镉电池是第一批面向大众市场使用的商用充电电池，但只能进行有限数量的充电。 NiMH取代了NiCd电池，并且能够更频繁地充电。 不幸的是，它们的保质期很短，因此，如果在生产后不立即使用它们，可能会无效。 LiOn电池通过装入一个小容器，具有较长的保存期限并允许多次充电来解决了这些问题。 但是，LiOn电池并不是移动设备和笔记本电脑等消费类电子产品中最常用的电池。 这些电池比一次性碱性电池贵很多，并且通常不会采用传统尺寸的AA，AAA，C，D等尺寸。
大多数人最熟悉的最后一种充电电池是液态铅酸电池，最常用作汽车电池。 这些电池可以提供大量动力（例如冷启动汽车时），但其中包含有害物质，包括铅和硫酸，它们被用作电解液。 必须小心处理这些类型的电池，以免污染环境或对操作电池的人员造成物理伤害。
当前电池技术的目标是创建一种可以与LiOn电池性能相匹配或提高的电池，而又不会产生与生产相关的沉重成本。 在锂离子家族中，努力集中在添加其他成分上，以提高电池的有效性，同时降低价格。 例如，现在在许多手机，笔记本电脑，数码相机和可穿戴产品中都发现了 锂钴 （LiCoO2）装置。 锂锰 （LiMn2O4）电池最常用于电动工具，医疗器械和电动动力总成，例如电动汽车中的动力总成。 （有关更多信息，请参阅： 为什么特斯拉汽车这么贵？ ）
当前，有团队进行研究和开发以增强锂基电池的性能。 锂空气 （Li-Air）电池是一项令人兴奋的新发展，它可以提供更大的能量存储容量–比典型的LiOn电池高出十倍。 这些电池实际上将通过使用自由氧气来氧化阳极来“呼吸”空气。 尽管这项技术看起来很有前途，但仍然存在许多技术问题，包括快速建立了性能下降的副产品，以及“突然死亡”的问题，即电池在无预警的情况下停止工作。
锂金属电池也取得了令人瞩目的发展，其能效比当前的电动汽车电池技术提高了近四倍。 这种电池的生产成本也要便宜得多，这将降低使用它们的产品的成本。 但是，安全问题是一个主要问题，因为这些电池可能会过热，引起火灾或在损坏时爆炸。 其他正在研究的新技术包括锂硫和硅碳，但这些电池仍处于研究的早期阶段，尚无商业可行性。 太阳能电池也有一些发展。
投资电池技术
如果电池技术朝着这些令人振奋的新方向发展，它将降低消费电子产品和电动汽车的生产成本，例如特斯拉汽车公司（TSLA）生产的那些产品。 特斯拉最近宣布与日本电子巨头松下（ADR：PCRFY）合作，建造一个“超级工厂”，不仅生产更多的汽车，而且还可以在内部生产自己的LiOn电池。 通过解决电池生产问题，特斯拉可能找到了一种获得电动汽车和电池技术投资的好方法。
电池技术市场对新技术，新发展和合作伙伴关系不甚了解，从而推动了行业的发展。 Visiongain的《 2018年锂离子电池制造公司20强报告》提供了对电池技术市场及其顶级制造商的深刻见解。 报告中的公司包括：
- A123 Systems Inc.汽车能源供应公司（AESC）中国航空工业公司（AVIC）比亚迪有限公司CBAK能源技术公司当代Amperex Technology Ltd（CATL）GS Yuasa公司合肥国轩高科技电力能源有限公司日立江森国际化工有限公司。 LG Chem Microvast Inc.松下公司Saft电池Samsung SDI有限公司TDK Corporation /安培技术有限公司（ATL）Tesla公司天津立神电池股份有限公司天能国际电力有限公司东芝公司
电池行业中其他值得注意的名称包括：
- Arotech Corp（ARTX）开发和分销锂和锌空气电池，客户中也有美国军方。PolyPoreInc.（PPO）生产主要用于工业和医疗用途的高度专业化的锂聚合物电池。Ener1（OTCMKTS：HEVVQ）是一家一家与Delphi Automotive（DLPH）拥有多数股权合资企业的替代能源公司，以开发电动汽车电池解决方案.Haydale Graphene Industries PLC（LON：HAYD）是一家利用纳米技术和材料石墨烯进行生产的英国公司。 ，基于石墨烯的电池。 Applied Graphene Materials（OTCMKTS：APGMF）也在进行基于石墨烯的应用的研究。EnerSys是纯电池产品。 目前，它是全球最大的工业电池制造商。
还有全球X锂电池技术ETF（LIT）。 该ETF旨在追踪全球活性锂指数，并向多元化的上市公司组合提供风险敞口，这些公司主要专注于锂，包括锂的开采，锂的精炼以及锂在电池生产中的使用。 截至2018年10月，LIT ETF的最高持仓量包括：
- FMC CORP 18.06％ALBEMARLE CORP 17.64％SAMSUNG SDI CO LTD 7.40％ENERSYS 6.91％QUIMICA Y MINERA CHIL-SP 6.62％LG CHEM LTD 5.41％GS YUASA CORP 4.95％PANASONIC CORP 4.60％TESLA INC 4.37％SIMPLO TECHNOLOGY CO LTD 4.24％
底线
在现代时代，动力电池一直很重要。 但是，随着移动计算和电动汽车的出现，它们的重要性将继续增长。 例如，目前，电池组占特斯拉汽车成本的一半以上。
由于它们的重要性越来越大，因此对更新更好的可充电电池的研究正在蓬勃发展。 锂空气电池和锂金属电池可能被证明是重要的进步。 如果这些技术最终能带来回报，投资于从事电池生产的大型公司，纯锂离子制造商或通过锂金属生产商的间接投资可以帮助增强投资组合的未来表现。 （ 有关更多信息，请参阅： 投资于下一个大趋势：锂 。）
