电池技术为何没能像芯片一样快速发展，电池技术何时能有突破
2019/05/04 21:11:49
电池技术为什么停滞不前？
现在智能手机的电池电量很难撑过一天，但是在功能机时代满电续航时间通常都在2-3天甚至更长。为何智能手机性能越来越强，但是电池技术却停滞不前？
我们知道，现在的智能手机包括其他大部分数码产品都是采用了锂电池。由于锂离子是最轻的碱金属元素，拥有着更小、更轻、能量密度更高的特性，所以迅速取代了镍电池。锂电池在上世纪70年代左右被发明出来，到了90年代，索尼生产出第一块能被商用的锂电池；接着到了21世纪初，锂电池被大规模用于手机、笔记本等智能设备。
在锂电池的构成物质中，有磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料，但只有靠着“锂离子”这个元素在正、负极中的嵌入与脱出，才可实现电能与化学能的相互转化，最终完成充放电过程。
然而，锂电池的技术进步发展缓慢。
目前锂离子电池在能量密度、高低温特性、倍率性能上，都远远高于铅酸、镍氢电池，但还是难以满足快速增长的电子产品、电动汽车等长续航需求。
锂电池的原理非常简单，就是正极、负极依赖于氧化还原反应，带电的锂离子在电解液中来回穿梭。想要增加手机的续航能力，那就要想办法增加锂电池的能量密度，但能量密度和锂元素本身有很大的关系，在锂元素不变的基础上，只有不断更换电解液和正极材料才能勉强将电池的续航能力提高一点点，而每年的进步只有3%左右。
其实单纯从数据看锂电池续航能力每年进步3%，长期积累下来也不小。但实际上电子产品的更新换代更快。芯片里的晶体管越做越小，芯片的处理能力一直在提高，芯片的运算能力一直在变强，相对应的手机耗电量就更大。即便电池技术有所提升，但是被芯片性能提升的功耗所抵消，因此电池技术看起来好像没有太多的进步。
电池发展到锂电池后，最核心的理论和原理30年来都没有大的突破。锂电池已经到来发展瓶颈，而目前却没有合适的电池去取代锂电池。
锂电池在材料组成和物理能量密度方面受到了种种限制。
锂电池沿用至今，优点很多，但是这么多年过去了锂电池已经有些跟不上需求。市场上其实也在积极寻找新的电池技术：石墨烯电池、锰氢气电池、柔性太阳能电池
石墨烯电池：石墨烯自2010年获得诺奖以来，广受全球关注。石墨烯电池，是指利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，而开发出的一种新能源电池。诸多优良性能，如透光性好，导电性能优异、导热性较高，机械强度高受到欢迎。
不过，石墨烯在当前的批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定，还没有办法取代锂电池。
锰氢气电池：可循环充电超万次的锰氢气电池 ，用高表面积的碳作为正极集流体（ps:集流体就是汇集电流的结构或零件），用由催化剂控制的氢气作为负极，用硫酸锰盐作为电解液，可循环充电1万次以上，寿命可达10年以上。使用前景虽然不错，但是目前看依然没有那么快规模化。
柔性太阳能电池：柔性太阳能电池，是薄膜太阳能电池的一种，而且技术先进、性能优良、成本低廉、用途广泛。在金属表面照射紫外光，可以发生光电效应。
总的来说，虽然锂电池目前存在技术难题，但是在找到更好的替代品之前依然是锂电池的天下。