基礎(chǔ)原理上電池的能量密度非常受限制。這是化學(xué)電池性能限制的根源性原因。我想在此答案的基礎(chǔ)上增補(bǔ)一些。

話說(shuō)就想起來(lái)還年輕的時(shí)候，沒(méi)有正式入行，那時(shí)候我一向看到新聞上各種電池技術(shù)的突破就很激動(dòng)。但是開(kāi)始做了一些系統(tǒng)集成、設(shè)備制造的工作之后就徹底不激動(dòng)了。不是因?yàn)槲也挥X(jué)得那些技術(shù)很牛逼，原因很簡(jiǎn)單——它們中大部分永遠(yuǎn)不會(huì)適用于消費(fèi)設(shè)備，就算可以，也有很長(zhǎng)的路要走。

要知道，一種電池能夠被用于消費(fèi)者可以接觸的設(shè)備，需要有以下一堆特點(diǎn)中的每一個(gè)：
1、體積足夠小
2、重量足夠輕
3、儲(chǔ)存足夠多的能量
4、釋放能量足夠快
5、保存時(shí)間足夠長(zhǎng)
6、壽命足夠長(zhǎng)
7、可靠性足夠高
8、成本足夠低
9、使用足夠簡(jiǎn)單
10、效率足夠高
11、帶來(lái)的額外影響足夠小
12、能夠大量生產(chǎn)
除了這些幾乎是絕對(duì)需求的特點(diǎn)，還需要有額外的一些“有更好”的特點(diǎn)：
1、電壓夠高
2、體積至少一個(gè)維度上尺寸足夠小
3、能夠再利用（充電）
4、能量釋放速度可控
5、充能時(shí)間短于使用時(shí)間
6、沒(méi)有奇怪的特性，比如記憶效應(yīng)
7、……

知道人類(lèi)找到鋰電池這種能滿足以上每一個(gè)需求的電池有多么不容易嗎！

先說(shuō)為什么鋰電池目前是最常用的電池吧。因?yàn)椴皇菍?zhuān)業(yè)研究這個(gè)的，所以沒(méi)法說(shuō)得有理有據(jù)，還請(qǐng)見(jiàn)諒。
1、能量密度，包括能量每重量和能量每體積都?jí)虼螅梢栽斐鲋挥袔资甮、體積只有幾個(gè)立方厘米還能以1A的電流在平均3.7V的電壓下放電2小時(shí)以上的電池。
不要小看這一點(diǎn)，相比之下一個(gè)常見(jiàn)鉛酸蓄電池（就是車(chē)上用的），體積重量是數(shù)千倍，但是所蘊(yùn)含的能量只有1A電流在12V放電60小時(shí)，也就是百余倍。

2、鋰電池放電能力足夠強(qiáng)，可以以安培級(jí)別的電流放電。
相比之下，常用的堿性一次電池，最大放電量差不多是800mA在1.5V電壓下?？梢?jiàn)放電能力差了許多。

3、自放電不是很大，可以保持電量數(shù)月不損失超過(guò)20%，容量壽命在兩年左右跌至80%，足夠長(zhǎng)。
有一些物理電池技術(shù)，比如說(shuō)飛輪，保持電量時(shí)間就短非常多。

4、使用夠簡(jiǎn)單，只需要保護(hù)板防止過(guò)放電過(guò)充電就能安全使用，只需要連接正負(fù)極。
曾經(jīng)有一種很有希望的物理電池，稱(chēng)為微型發(fā)動(dòng)機(jī)，顧名思義就是一種小到可以在手機(jī)里運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)可以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。且不論其能量密度等問(wèn)題，使用上這東西的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，需要供燃料，通氣，等等，還不能保證安全。類(lèi)似的還有一些高能量密度的電池例如燃料電池、融熔碳酸鹽電池等，不考慮它們的其他特征，光是使用簡(jiǎn)單一條就基本無(wú)法保證。

5、帶來(lái)的額外影響夠小。
這就不用細(xì)說(shuō)了吧，鋰電池對(duì)于環(huán)境的影響夠小，最大的危險(xiǎn)也就來(lái)自于可能的爆炸了，雖然聽(tīng)起來(lái)很可怕但是相比鉛酸電池的內(nèi)有強(qiáng)酸、核電池的有放射性要強(qiáng)太多了。雖然不及堿性電池安全，但是比鋰電池更安全的電池沒(méi)有其他特性都比它強(qiáng)的。

6、可充電，可做很薄。
不用多說(shuō)。

其他特點(diǎn)也都符合。

有空還想寫(xiě)一些關(guān)于新電池技術(shù)為什么沒(méi)有代替鋰電池的可能性的說(shuō)明，不過(guò)感覺(jué)寫(xiě)到這里很多知友應(yīng)該能分析每種新電池的“適者生存”的程度了，就不再賣(mài)弄自己這么點(diǎn)知識(shí)了。

最后，具體的技術(shù)細(xì)節(jié)還請(qǐng)各位看過(guò)就好，只用過(guò)電池和參與過(guò)電池適配，知識(shí)有限，請(qǐng)要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)院派知友見(jiàn)諒。評(píng)論中有其他朋友給出的擴(kuò)展閱讀，有興趣請(qǐng)翻閱。

1. 第一，樓上第一個(gè)答案為什么說(shuō)了那么一大串？不就是能量密度嗎。我們常用的鋰離子電池的活性物質(zhì)是磷酸亞鐵鋰，能量密度是170mAh/g（我正在做的S的就大多了，是1675mAH/g），為什么選擇這個(gè)我不清楚，但是肯定是有它的好處的。
2. 第二，電池有一定規(guī)格，要保證電量，首先是這個(gè)活性物質(zhì)的質(zhì)量要多，但也不是越多越好，多了你也反應(yīng)不掉，因?yàn)橐?guī)格原因接觸面積不可能無(wú)限大，事實(shí)上我在做紐扣電池時(shí)正極材料是乙炔黑與磷酸亞鐵鋰再加點(diǎn)其他的弄成黑糊糊的一團(tuán)，然后用涂膜機(jī)在薄片上涂一層，設(shè)定厚度是10微米……稱(chēng)量后換算，一般一個(gè)電池里面活性物質(zhì)質(zhì)量是零點(diǎn)零零零幾克。就這樣最后跑完電池測(cè)試（就是反復(fù)充放電500次看電壓電流變化曲線）了拆開(kāi)看還有剩的沒(méi)反應(yīng)完全的呢。
3. 第三，電池本身設(shè)計(jì)有缺陷，正負(fù)極物料不可能完全隔離，總會(huì)有穿透，直接接觸的那部分能量就不是對(duì)外放電而是轉(zhuǎn)化為熱量了。我們實(shí)驗(yàn)室有人就在研究改進(jìn)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)減少穿梭效應(yīng)。電池結(jié)構(gòu)上還有其他損耗，師兄跟我說(shuō)了一次我沒(méi)記清= =