電池技術已經很久沒有突破性的發展，這給迅速迭代的智能硬件帶來了難題?，F在，這個問題的解決終于有了點希望。

3月10日這一天，全球的“蘋果粉”都等待蒂姆·庫克（TimCook）在舊金山芳草地藝術中心的亮相。然而，一個半小時的2015蘋果春季發布會之后，大多數人只記住了兩件事：土豪金版的AppleWatch，以及它在常規狀態下只能續航18小時。

壞消息不止于此。這不僅是一款需要每天充電的手表，而且，充滿100%的電量需要2.5小時。AppleWatch內置的鋰電池容量達到750mAh，在可穿戴設備中已屬佼佼者，但這仍無法避免隨身攜帶的“充電寶”將成為AppleWatch標配的事實。

而受困擾的不只是AppleWatch。

智能硬件的迭代越來越快，屏幕的增大、分辨率的提高以及運算速度的加快需要消耗更多的電量。幾乎所有的消費者都在抱怨電池越來越不夠用，如何快速充電成為了他們急欲解決的問題。

現在廣泛采用的鋰電池大概在1970年代已經有了模型，直到1991年，經由索尼實現了真正的商業應用。當時恰逢數碼產品的芯片變小，能耗降低，對電池的要求也隨之下降。這種能存儲更多電量的電池，讓當時的人們以為它滿足了未來技術發展的所有需求。

據美國賓夕法尼亞大學的化學博士陳遠威介紹，鋰電池的能量儲存密度很高，但與之相比，功率密度較低，這就意味著電流量的投入和產出完全不對等—可以用不爭氣的海綿來形容鋰電池，明明吸入了很多的水，可就是半天都擠不出來。

20多年后，這個在當時看來可能還并不是多大問題的缺陷，已漸漸不能適應動輒就裝載著上百個App的智能手機時代了。與快速迭代的各種消費電子產品相比，電池技術方面一直缺少令人激動的進展。

“鋰電池商用之后，只有1995年的聚合物鋰離子電池的發明算是一次突破，但這次突破的主要意義是讓電池的形狀不再局限于圓柱體，并沒有帶來諸如電池容量等性能方面的提升。”陳遠威對《第一財經周刊》說。

在剛剛結束的世界移動通信（MWC）2015大會上，三星發布的GalaxyS6和S6Edge備受矚目，這兩款手機都具備快速充電的功能。根據官方給出的數據，在快速充電情境下，10分鐘所充的電量可以支持約2小時的視頻播放。

然而，與國內大多數廠商使用的快充技術一樣，它們是依靠提高電流和電壓實現快速充電，這種方式會損害電池本身。更加直接的說法，就是拿電池使用壽命換充電效率。

這看起來更像是技術瓶頸下的一種無奈選擇。值得慶幸的是，業界和研究者已經開始了針對快速充電的重新反思。

你想過在5分鐘內充滿一部iPhone5嗎？位于英國的創業公司Zapgocharger向消費者的移動體驗提出挑戰。這家公司創立于2013年，隨后獲得英國政府的資助并改為現在的名字。在此之前，它叫倫敦石墨烯，從名字就能輕易判斷出它所認為的電池未來發展方向。

“下一代的移動設備會需要更多的能量，電池需要找到一種新的方式來呼應這種變化，而石墨烯就是我們尋找到的方法。它使得充電能夠在以秒計的時間內完成，而非數個小時。”Zapgocharger創始人StephenVoller對《第一財經周刊》說。

石墨烯是目前已知最薄的納米材料，厚度只有0.335納米，相當于頭發絲厚度的二十萬分之一。除此之外，它的導電性能非常出色。英國曼徹斯特大學的物理學家AndreGeim和KonstantinNovoselov于2004年發現了它，并憑借此項發現于2010年獲得諾貝爾物理學獎。

在Zapgocharger之前，人們已經對石墨烯這一材料在充電領域的應用前景討論了很久。“以鋰電池為例，充放電過程在電池內部體現為鋰離子的轉移，鋰離子走得慢怎么辦？3個思路，走短點、多走點和走快點。”陳遠威說。

Zapgocharger的思路屬于“多走點”的范疇。這款名為Zap&Go的石墨烯電池現在被做成了充電器，通過圓柱形結構使插頭與電池容器集成在一起，只要有插座就能實現快速充電。

作為一種納米技術材料，單位重量的石墨烯表面積比石墨大得多。將石墨烯制作成電池中的電極，能夠更加充分地使電極與電解液接觸，為鋰離子的移動提供更多的傳輸通道。通過材料層面的創新，Zap&Go可以像靜電那樣很快地存儲電力，而不是像目前依靠化學反應的電池那樣緩慢。

“石墨烯的成本會更低，因為它由碳元素構成，而不是鋰這樣的稀缺資源。”Voller說。而根據西班牙Graphenano公司的數據，它們所研發的石墨烯聚合材料電池的成本相較鋰電池下降了77%。

Graphenano是一家面向工業化應用的石墨烯公司，它與科爾瓦多大學合作研發的運用于電動汽車領域的電池，能夠在8分鐘的充電時間內為汽車提供最多可行駛1000公里的電力。

Zapgocharger已經正式向全球發布了商業產品，目前來自70個國家和地區的消費者正在使用它的這項技術，包括中國。

“我們的充電技術雖然從智能手機開始，但我們對將它推廣到其他領域也非常感興趣，例如無線電子設備、電動汽車以及太陽能面板。”Zapgocharger最近發明的便攜式氫燃料電池還被倫敦科學博物館收藏，這為電池的未來發展提供了一種新的思路。

快速充電的難點在于電池的充電時間與熱穩定性之間的矛盾。充電時間越短，充電電流越大，對電池熱穩定性的挑戰越大。陳遠威將這種矛盾比作抽積木游戲—總有那么幾塊看上去無關緊要，但只要一動，積木塔就會坍塌，而且整個過程不可逆。電池也是這樣，離子轉移得越快就越難以控制，會出現發熱甚至爆炸的現象。

在實現快速充電目標的同時還要保證內部化學反應變化的穩定，這是每塊電池最理想的表現。而這意味著研究者們要么像Zapgocharger一樣開發出新型儲能設備，要么改造電池內部結構，提高電量的轉換效率。

不同于Zapgocharger更換電極材料的做法，來自日本的研究者希望能夠從電解液上尋找突破口。

電解液是運送鋰離子在正負兩極間移動的液體，電解液中鋰離子的濃度與充電速度相關。以往采用的電解液材料只能夠承載約1摩爾／升的鋰離子，人們認為這是在保證安全的前提下最優的濃度。但擅長技術革新的日本人決定挑戰一下傳統認知，在此之前，鋰電池里的電解液材料組成已經超過20年沒有改變了。

東京大學工學系教授山田淳夫與助教山田裕貴組成的研究小組，研究出一種不必使用傳統溶媒的超高濃度電解液，能夠使電解液中的鋰離子濃度達到以往的4倍，充電時間縮減到原先的1／3以下。更為重要的是，這種高濃度的電解液在5伏以上的電壓下依然能夠保持穩定。

這種全新的電解液讓鋰電池的快速充電多了一種選擇。它除了能應用在智能手機、電腦中，還能夠在電動車等要求電池具有較高安全性能的設備中廣泛應用。

“銷量出乎意料的差。”在今年1月的底特律車展上，特斯拉創始人艾倫·馬斯克直白地表達了他對中國業績的失望。

特斯拉原本預估中國市場在2014年應該達到至少1萬輛的銷量目標，但實際上牌量只有2500輛左右。這也直接導致最近特斯拉中國出現了裁員1／3和管理層更迭的傳聞。

在消費者對特斯拉的疑慮中，充電始終是一個繞不開的問題。要讓一輛特斯拉ModelS充滿電，即使使用特斯拉超級充電站，充電時間也要1個小時，而用普通的家用充電則需要長達30小時—隨著主流汽車廠商紛紛進入電動車市場，汽車用戶也將越來越多地遭受“充電焦慮”的困擾。

花旗銀行發布的一份報告顯示，2014年全球可充式鋰電池市場產值高達210億美元，其中73.8%的比例來自消費類電子產品和電動汽車兩大類。保守估計，以年均增長10%的速度發展，到2020年，這一市場的產值將達到350億美元。隨著人們越來越多地使用智能硬件，實際的鋰電池市場將遠遠大于這個數字。

這也吸引著更多的資本流向電池這一曾經缺乏吸引力的領域。

比如同樣專注于實現快速充電的以色列公司StoreDot，原本就是一家生產縮氨酸半導體的公司。由于能夠合成蛋白質，StoreDot曾把縮氨酸應用于皮膚護理方面。現在，這種看起來似乎和電池搭不上邊的物質也成為了突破電池瓶頸的關鍵。

在今年的MWC上，StoreDot也展示了這種由“護膚品”材料制作的電池。專門定制的三星GalaxyS5的電量迅速從15%充到了100%，整個過程只花費了不到兩分鐘的時間。下一步，公司希望在今年年底之前開發出一種能夠在1分鐘內充滿電的1500mAh電池。

與大多數快速充電技術的研發者一樣，StoreDot還未推出真正量產的產品。但公司預計將在2016年生產出基于最新技術的手機電池，它有可能真正意義上改變用戶的使用體驗。但在此之前，電池還需要經歷無數次的安全試驗以證明技術的真正可行。

在快速充電的情況下保證消費者的使用安全，走完從實驗室到商業應用的“最后一公里”，StoreDot這樣的公司還有很多的事要做。