如果你有幸造访美国加州像拉霍亚（La Jolla）这些超级富豪云集的地区，或者去到像芒廷维尤（Mountain View）这些高科技公司扎堆的地方，就有机会领略未来。

确切地说，领略汽车业未来。特斯拉、日产聆风和丰田普锐斯或类似的汽车，在路面上比比皆是。电动汽车和混合动力汽车与普通燃油汽车在车流中交相辉映；许多企业、购买中心和家庭也都安装了充电桩。

如果电动汽车厂商们果真如愿以偿，这就是我们在某个时段都会置身于其中的未来；汽车厂商们正不惜投入巨资，让这一幕成为现实。问题是，将小片地区的需求变成全国地区的需求有多容易？

在加州另一处，埃隆·马斯克（Elon Musk）创办的特斯拉汽车公司（Tesla Motors）最近提议计划，在尚未披露的美国西南地区新建一家巨型电池工厂（具体厂址成了热议话题）。这个所谓的“千兆工厂”预计造价高达50亿美元，定于2020年生产的锂离子电池可满足50万辆汽车的需求——年产量超过2013年全球年产量。

可是一些人士认为，等到这家工厂破土开张，特斯拉的计划到时似乎就过时了。IHS Automotive是领先的全球汽车业务情报提供商，该公司的高级规划主管菲尔·戈特（Phil Gott）认为，特斯拉的宏伟计划“恐怕考虑欠周”。原因是，正在研发的新技术有望提供更出色的替代技术，解决专家们所说的电动汽车面临的最大阻碍因素之一。

电动汽车面临的这个问题就是，电池又大又重；因而，安装上去的电池数量很有限。比如说，特斯拉Model S的电池组平铺在汽车地板上，大概长2米、宽1.2米。在顶级配置车型中，电池组提供大约300英里（482公里）的行驶里程，之后就需要插入充电桩充电。日产聆风充一次电可以跑80英里（128公里）左右。除此之外，充电过程比起只需加油要慢得多。

那么，如何才能生产出性能更好的电池？从最基本层面来说，电池含有正负极、隔板和电解质。许多不同类型的材料可以用作电解质，不同的材料组合让电池可以贮存不同数量的能量。不过，要是材料发生变化，电池续航时间和安全特征也随之变化，所以总是少不了折中办法。锂离子电池大行其道，但发生过锂电池在飞机上短路起火的事件，因而携带受严格限制。任何活性更强或不稳定的电池都有安全隐患。不过，如果设计出最佳的材料组合，有望获得巨大回报。

在最近研究工作之前的数十年中，电池技术已得到了一系列改进。

最先问世的是铅酸电池，这种电池今天仍然广泛应用于汽车，它们个头庞大。接着出现了镍镉（NiCad）电池，这种可充电电池由此开启了便携式技术唱主角的新时代：笔记本电脑和手机等移动设备，还有我们小时候的遥控汽车。再后来出现了镍氢（NiMH）电池，电池容量或能量密度大概翻了一番。现在，现代化的设备和电动汽车普遍使用锂离子（Li-ion）电池。

展望未来，准备迎接名字越来越复杂的电池技术，比如锂镍锰钴氧（LiNiMnCo）电池。这种材料的特性很复杂；眼下，研究人员致力于不仅搞清楚为何这些材料能工作，还要搞清楚如何工作——电子在材料中移动的基本物理原理。

丹尼尔·亚伯拉罕（Daniel Abraham）是美国阿尔贡国家实验室的材料科学家，他说：“我们阿尔贡国家实验室在研究一些材料，它们有望将电池当前的能量密度提高一倍。我们先梦想或设想想要处理的材料，然后努力在实验室合成材料。”

目前，备受瞩目的几种电池包括：锂空气电池（更确切地说是锂氧气电池）和锂硫电池。若能做到可以在各种条件下正常工作，锂氧气电池的性能有望比目前的锂离子电池大幅提升，提高整整一个数量级。亚伯拉罕说：“这是当前一个非常热门的研究领域。”

的确，大众汽车公司最近暗示，它在研究锂空气电池。由于开发工作还没有最终完成，大众采用的具体的化学／材料组合还没有透露。这家公司的工程师们甚至不愿表示这项技术已在汽车中进行了测试，还是仍处在“实验台”阶段。