诺贝尔化学奖出来了，颁给了锂离子电池，准确说是液态锂离子电池。但是在科研的路上，液态锂离子电池现在好似走到尽头了，结局可能就像黑胶唱片、胶片相机一样，扫进历史的角落，或成为小众爱好者的收藏。那致命的本质问题令人无法回避，科研人员们纷纷将目光投向别的领域，比如固态电池。但现在来看还好，我们用液态锂电池还是挺频繁的。你应该知道我指的是什么吧，没错就是——手机电池。
经常关注手机资讯的发烧友们一定被前段时间的折叠手机刷屏了。三星和华为相继发布了自己的可折叠手机，未来感十足，引起众人声声惊叹，小米也在不久前发布其首款折叠概念手机小米 MIX alpha。
但你有没有如福尔摩斯般的目光而发现盲点呢？对了，它们共同点就是——只有部分屏幕能折叠。是的，除了在手机连接处负责弯曲的部分之外，目前可折叠手机的其余部分依旧“宁折不弯”，稍有不慎，依然有着损坏、甚至自爆的风险。
而手机自爆的“元凶”只有一个——电池。像之前三星note7“爆炸门”事件，其问题电池直接导致手机自燃，乃至爆炸。在当时，三星note7的形象直接跌停板，各大航空也纷纷将三星note7拉入“禁飞令”。
是不是回想起那年被手机电池支配的恐惧了？当时新闻报道，很多人睡觉时手机都不敢放在枕边。看到这，有没有担心自己的爱机出问题呢？放心，有人替你考虑并且拿出了解决方案——固态电池。
固态电池
固态电池是什么，听名字就能猜出大概，与现今普遍使用的锂离子电池或者锂离子聚合物电池不同，固态电池是一种使用固体的电极和固体的电解质的电池。
传统的液态锂电池被科学家们形象地称为“三明治”，三明治上下两端为电池的正负两极，中间夹着液态的电解质。而锂离子就像是辛勤的外卖小哥，在三明治的上下两端循环往复，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。
但这其中存在着风险，也是电池自爆的原因。目前主流厂商设计的锂离子电池中的电解质，是易燃易爆的有机溶剂和锂盐组成的溶液。（1）电解质是一种有机液体时，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧；（2）在大电流下工作有可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路破坏。
这两点问题是液态电池的本质缺陷，极难避免。厂商不得已的方法是“加装护甲”，用钢或铝制的坚硬外壳紧密包裹，防止电解液与外界的接触。可这样一来，电池的重量与体积都增加了，这么结实的外壳也别想折叠了。
那么固态电池就可以了吗？当然，与液态电池比，固态电池简直是太优越了。固态电池有四个大优势。
优势1 轻
采用固态电解质，核心的一点改变是可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以明显减轻负极材料的用量，与此同时，封装的外壳不再厚重，也能有效减轻重量。
优势2 薄
液态锂离子电池，需要使用隔膜和电解液，它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而如果把它们用固态电解质取代，正负极之间的距离可以缩短到甚至只有几到十几个微米，这样电池的厚度就能大大地降低。
优势3 可弯曲
即使是脆性的陶瓷材料，在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的，材料会变得有柔性。相应的，全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高，通过使用适当的封装材料（不能是刚性的外壳），制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。
优势4 更安全
正如前文说到的液态锂电池的本质缺陷导致的爆炸。采用全固态电池技术，就可以直接得到解决，因为能够产生副反应的条件不存在了。爆炸风险从源头上大大降低了，现在是不是很期待手机厂商采用这种技术呢？
折叠电池
如果说固态电池是未来电池技术的发展方向，那么折叠电池就是固态电池的进化完全版。换句话说，就是不想折叠的固态电池不是好电池？
折叠电池是在固态电池基础上发展的方向。如前文的优势介绍，固态电池可以弯曲，而折叠电池就是在这一点大做文章。固态电池虽然是固体电解质，但是固体并不等于“硬体”，例如橡胶就是具备拉伸弹性的固体。所以，科学家们的研究重点放在了材料上，即在导电性良好的状态下实现弹性形变。
全球许多国家的实验室与研究机构都对折叠固态电池进行研究，实验了多年。目前最有可能走出实验室，实现商用的三个方向，来了解一下！
1. 可拉伸薄膜电池
由陈曦博士带领的来自瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究团队，制造出了世界上第一块可以“任意”弯曲、拉伸的固态锂电池。与其他只能部分方向、角度弯曲折叠的固态电池相比较，可以说是远远超出！
他们研制出了一种可以很容易地拉伸、扭曲，还十分安全的新型电解质。这种电解质是一种介于液体和固体之间的特殊物质——水凝胶。一方面，它具有类似于橡胶的性质，另一方面，亲水的性质让水凝胶可以携带大量的水分，研究人员就把比例适当的高水溶性锂盐溶解进了水凝胶的这些水分之中作为电解质。
对于正负两极，研究人员设计出了一种由四种材料复合而成的特殊结构来存放。第一种材料，是一层由有弹性的聚合物制成的薄膜，作为集流体的基底；第二和第三种材料，是分散在基底里面的碳纳米管和碳黑颗粒。这些可以导电的填充物，让基底拥有了一定的导电性。最关键的第四种材料（陈曦博士团队的多年研究成果之一）——沉积在基底表面的一层银胶，也彻底解决了导电性问题。
最后，他们用喷涂沉积的方法，把正负极材料和集流体结合了起来，又用了一种类似于相框的结构，把集流体和电解质封装在了一起，便制成了可折叠电池的成品。
经过多次实验，电池可以被拉伸50%仍然能够进行充放电，不要觉着太少，拉伸与折叠是不同的概念，你就算把手机掰弯（危险，别尝试！），也达不到这个拉伸极限。
2. 超薄型纸质电池
厚度仅相当于A4纸的最薄“纸电池”，容量却达到26800毫安。如果事先不讲，放在眼前也不会有人能认出这是电池。这就是瑞典Linkoping（林雪平）大学研制的纸电池，英文名：power paper。
构成纸电池的材料是由纳米纤维合成的一种特殊材料，其质地非常柔软，手感与普通纸张类似。此外，借助高压水柱的强力冲击，工程师可以将“纸”纤维的厚度减少到20纳米，这是什么概念呢，就是比人的头发丝还要细5000倍。这种特殊纤维还具有优良的延展性和稳定性，在良好的放电状态下可以实现多次折叠。
其实现原理为：导电聚合物与植物纤维素、甘油等物质进行合理配比，以实现电池效果。
3. 织物锂电池
香港理工大学的研究团队从织物角度出发，研发出了一种超柔软的高效能织物锂电池。
他们使用的方法是利用理大专利的聚合物辅助金属沉积法(Polymer-Assisted Metal Deposition / PAMD)。将高导电金属（铜和镍）均匀地沉积于经处理的织物上，制成导电织物，用作电池中的集流体，导电织物具有低薄层电阻和大比表面积的特质。之后，在导电织物之上添加正、负电极的活性材料，再加入隔膜与电解液，便能组装成织物锂电池。
经过测试，理大创新的织物锂电池能量密度高达逾450 Wh/L（瓦时/公升），柔软度极佳—可折叠弯曲至半径小于1 mm （毫米），折叠超过1，000次，效能仍然保持不变。
小结
液态锂电池会过时吗？看完这些，是不是相信会有那么一天的。可诺贝尔奖应不应该颁给锂离子电池呢？我想是应该的，没有John Goodenough等人冲破迷雾的辛勤研究，固态或是折叠电池永远不会到来。现在社会每个人都能讲讲力学三定律，但牛顿就不牛了吗？艾萨克·牛顿爵士说过这样一句话：“如果说我看得比别人更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上”。
John Goodenough等人获得诺贝尔奖是实至名归。而且还有一个或令人振奋的消息，2012年，90岁的“足够好”（Goodenough）老爷子，开始研究固态电池了！
也许锂离子电池过时那天并不遥远，但这对每个人来说，都是好事不是吗？
当那一天到来时，蓦然回首，才发现，未来已在身后。
（中国粉体网编辑/漫道）
参考来源
DeepTech、央视网、香港理工大学、中国粉体网
陈悦.基于碳纤维及其织物的柔性锂电池电极研究进展
