9/29/2016 修改了文章中一些不太严谨的表述。
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谢谢邀请。这段时间比较忙就不详细展开了。
1,电池技术本身并不怎么高深莫测。基本原理还是当年伏打电池,也就是氧化还原反应。翻开高中化学书把电化学章节复习一遍,就基本可以覆盖80%以上的电池原理。高中化学书上介绍的Zn Cu原电池用的是氢离子,原理和现在锂离子电池一样,只是把正负极材料、电解液换换,氢离子再换成锂离子罢了。
2,但是,原理简单不等于性能可以很容易地提高。电池系统是一个复杂的多变量系统。拿锂离子电池来说,找到适合的氧化还原反应,只是万里长征走完了第一步,只说明能发生如此氧化还原反应的材料有可能作为电池正负极材料,可以让锂离子在正负极间来回穿梭,从而实现充放电的目的。但这是否真正可行,却受制于太多因素。
发生(严重的)副反应不行,
效率太差不行,
稳定性不好不行(因为这样没几圈电池里的锂都被无谓地消耗了,性能不会好)
循环稳定性不好也不行,有些电池开始100圈充放电还不错,但是慢慢地效率就越来越差,最后只能达到开始时的一半甚至更低。
安全性不好绝对不行,不用解释
材料成本太高不行,衍生出工艺太复杂也不行,什么纳米艺术啥的甭看你文章的影响因子有多高,能玩出什么花来,只要用成本这把刀一砍, 一刀就死。成本低,性能马马虎虎,可以说九死一生;成本太高,十死无生(除非用于军事、心脏起搏器及其他植入式医疗器械等不太考虑成本的领域)。有某锂空大牛最近开始用金子做正极,这种电池就算做出来了是专门供应土豪的吗?
充放电速率问题,由于锂离子在电池中的扩散是一个动力学上的受制过程(也就是慢过程--请复习物理化学相关内容)。所以原理上讲不可能一味通过增大电流来提高充放电速率(这是现在很多号称能快速充放电电池的手段)。加大电流,电池外做功回路(电子)电流密度增大,但电池内部锂离子的扩散由于比较慢,根本跟不上这个节奏,所以这样的电子-离子运动的脱节必然导致性能的牺牲。一分钟充电的电池当然可以做出来,但是性能可能只有3小时充电容量的1/4甚至更少,电池寿命就更惨不忍睹。这还没有考虑大电流充放电带来