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電池技術為什么如此高深莫測，以至于一直是手機等相關行業的短板？！

1，電池技術本身并不怎么高深莫測。基本原理還是當年伏打電池，也就是氧化還原反應。翻開高中化學書把電化學章節復習一遍，你就基本可以覆蓋80%以上的電池原理。高中化學書上介紹的Zn Cu原電池用的是氫離子，原理和現在鋰離子電池一樣，只是把正負極材料、電解液換換，氫離子再換成鋰離子罷了。

2，但是，原理簡單不等于性能可以很容易地提高。電池系統是一個復雜的多變量系統。拿鋰離子電池來說，找到適合的氧化還原反應，只是萬里長征走完了第一步，只說明能發生如此氧化還原反應的材料有可能作為電池正負極材料，讓鋰離子在正負極間來回穿梭，從而實現充放電的目的。但這是否真正可行，卻受制于太多因素。

發生副反應不行，效率太差不行，穩定性不好也不行，因為這樣沒幾圈電池里的鋰都被無謂地消耗了，性能不會好。

循環穩定性不好也不行，有些電池開始100圈充放電還不錯，但是慢慢地效率就越來越差，最后只能達到開始時的一半甚至更低。

安全性不好絕對不行，不用解釋。
材料成本太高不行，衍生出工藝太復雜也不行，什么納米藝術啥的甭看你文章發多高，玩出什么花來，只要用成本一砍, 只要一刀就死了。成本低，性能過得去，九死一生；成本高，十死無生（除非是用到心臟起搏器等不計成本的醫療器械中）。

充放電速率問題，由于移動電源線路板鋰離子在電池中的擴散是一個動力學上的受制過程（也就是慢過程--請復習物理化學相關內容）。所以原理上講不可能通過增大電流來提高充放電速率（這是現在很多號稱能快速充放電電池的手段）。加大電流，電池外做功回路（電子）電流密度增大，但電池內部鋰離子的擴散由于比較慢，根本跟不上這個節奏，所以必然要犧牲性能。一分鐘充電的電池當然可以做出來，但是性能可能只有3小時充電容量的1/4。而且還沒有考慮大電流帶來的安全隱患（會起火爆炸）。

可能有人會問，為什么鋰離子擴散速率這么慢，因為鋰離子在電池內的擴散不像電子在金屬導體中運動那么簡單飄逸，導帶和價帶重疊，自由電子運動那叫一個酸爽。但鋰離子從負極到正極的運動（放電過程）是先從負極（固體）費勁吧唧地脫出，進入粘糊糊的液體（有機電解液）或有機高分子或其他固態電解質，鋰離子游完泳上岸再進入固體--正極材料。這種固--液--固的反應你可以想象有多慢，這還不算要穿過隔膜（絕緣高分子，避免電池內正負極接觸造成短路），兩次穿過固液界面，任何微小的表面副反應都會雪上加霜。

因此電池這個系統原理簡單，但是進一步提高性能，取得革命性突破非常困難。需要解決科學和工程的一系列問題，涉及到化學、物理、表面、界面、結構、熱力學、動力學等交織在一起的諸多問題。電池系統根本不能用摩爾定律，我們現在用的電池和1990年代的差得并不太多。你打開iPhone iPad一看就明白了，所有主板電路越來越小，電池占了一大半。蘋果最新的超薄pro大家都看到了，那薄薄的殼下面就是幾層電池。這種尷尬估計還要持續很多年。

無論是移動電子產品、電動汽車乃至大規模儲能，大家對未來電池的要求都差不多--能量密度高，性能穩定，安全可靠，壽命長，充電速度快，而且要便宜，環保。。。某種新材料或能滿足其中若干項，但滿足所有要求確實難度極高。做理論模擬的已經把元素周期表和晶體數據庫翻了不知道多少遍了，能合成出來的加上根本合成不出來（不穩定）的潛在目標現在看起來依然有這樣那樣的問題，而且用上述諸多要求一卡，發現甚至遠不如目前市場上的流行材料。相對于負極材料來說，正極材料更是瓶頸中的瓶頸。有忽悠者經常忽悠一些新概念，比如鋰空氣，鎂電池，鋁電池，這些要么純扯淡（鋰空），要么需要從頭開始開創一個全新體系（如鎂電池），難度異常大。電池研究是材料學中的硬科學，需要最起碼對無機化學，晶體學，電化學，物理表征分析如XRD，XPS，磁性，中子衍射，紅外熱重拉曼核磁，乃至同步輻射相關的X-ray吸收譜，甚至DFT計算都要有所了解或精通若干。需要有從最基本的化學合成到最終電池器件的組裝之動手能力。這些要求一個人幾乎不可能達到，需要團隊的努力和合作。如此大投入還需要找到一個明智有前途的方向，否則就白搞了。比如IBM團隊花了好幾年時間研究鋰空，最后發現悲劇了，結果項目被砍掉。

另外，現在排名第一的那個回答最后明顯錯誤，基于已知或相似材料結構計算、預測電池能量密度，容量，電壓（電量不是嚴格意義上的術語）根本不是什么難事。計算也不需要太長時間，而且計算值和實驗值也吻合很好。很多系統比如氧化物，磷酸鹽都算了很多，都有library了，請參考MITCeder組的文章。對于未知結構，那屬于從頭模擬，人類現在當然沒有這個上帝視角的能力。 更詳細的請點擊登陸：http://www.88sport.cn/product-69.html