目前，鋰離子電池今天為止已經(jīng)發(fā)展了有四代產(chǎn)品，從手機用的鈷酸鋰到錳酸鋰、到磷酸鐵鋰，還有現(xiàn)在的三元等等這些材料，還有很多的人在追求更高的目標，向300Wh以上進軍，甚至到了500Wh。所以從材料體系來講，現(xiàn)在的研究是五花八門，新概念層出不窮，但是為什么會有這樣一個目標呢？

馬紫峰認為，“其實很重要的一點就是續(xù)航里程的焦慮，每個人都希望續(xù)航里程更高、能量密度可以不斷的提升。但是大家都知道，經(jīng)過了這么多年的研發(fā)，發(fā)展了那么多新的正極材料，真正目前能夠得到工業(yè)化應用的寥寥無幾，也就是剛才提到的鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等等。”

而這里面很重要的一點是電池的安全性，而安全首先是取決于它本身材料的安全性。馬教授團隊通過熱分析以及相關系統(tǒng)進行分析研究，結(jié)果表明，在這些材料當中磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性從材料來講，其安全性是最好的。對此，馬紫峰表示：“我們可以發(fā)現(xiàn)，電池的能量密度越高，實際上產(chǎn)生的過熱或者熱失控的形式就越大。所以要增加電池的安全性，對于這些高能量的電池就可能需要在系統(tǒng)設計當中加入了特定的保護裝置，比如說冷卻系統(tǒng)，還有防爆系統(tǒng)等等，以減少電池的安全性。”

因此，電池的安全性和長循環(huán)壽命是整個電池設計當中非常重要的一個問題。那么，該怎么樣做好一個電池和電池系統(tǒng)呢？馬紫峰認為，“實際上來講，可以借鑒我們化工的管理模式。大家都知道，化工是一個非常有用的行業(yè)，但是化工今天在全國各地都得到了很多不待見，很多地方都不歡迎化工，是因為覺得化工在這方面有安全問題、甚至是毒性的問題。但事實上來講大家看到，我們石油化工行業(yè)有大量的反應器，高壓的、高溫的，他們是怎么樣保證安全呢？實際上很好的一個方法，就是系統(tǒng)控制的方面。在系統(tǒng)控制論產(chǎn)生的過程中，化工系統(tǒng)工程實際上起到了非常重要的作用。”

這就需要我們評估，能不能引入化工系統(tǒng)工程的原理來控制電池以及電池的系統(tǒng)。其關鍵在于，我們需要分析動力電池生產(chǎn)的安全因素和不安全因素。馬教授指出，“在電池里面，影響的因素非常多，所以一個系統(tǒng)的管理，除了它的充電、放電的控制以外，還跟它的熱管理以及安全管理有關系。在這些當中，實際上對狀態(tài)的估計非常重要，狀態(tài)的估計包括了核電狀態(tài)，就是一個電池我們經(jīng)?？梢钥吹降模€有多少電。此外，還包括了它的健康狀態(tài)，以及功率的狀態(tài)。”

在我們電池電量低時，會提示我們該充電了。那么，到底怎么監(jiān)測這個電池的狀態(tài)呢？實際這個狀態(tài)是要依據(jù)化工的一些系統(tǒng)工程方法來實現(xiàn)的。電池的放電曲線，就像我們化學反應工程當中反應器里面濃度的變化、壓力的變化、溫度的變化，而這些變化過程當中，是需要用一定的數(shù)學模型，去把它精確的描述出來。