短期內(nèi)基本沒有革命性突破的可能，目前的技術(shù)無非是對現(xiàn)有的各種電極材料進(jìn)行改性，開發(fā)出一種新材料并達(dá)到產(chǎn)業(yè)化非常困難，幾年內(nèi)不可能實(shí)現(xiàn)。

磷酸鐵鋰電池同樣是鋰離子電池一種，它的比容量相對較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全性好，放電曲線非常平滑，因此被認(rèn)為是動力電池最熱門的正極材料。然而它的缺點(diǎn)同樣突出，低溫性能很差，大電流放電性能不高。魅族的M8曾經(jīng)采用過比亞迪的磷酸鐵鋰電池，經(jīng)常有用戶報(bào)告說冬天電池突然掉電至10%，被稱為“電池門”，我懷疑這是磷酸鐵鋰在低溫下性能大幅下降導(dǎo)致，比亞迪在這方面技術(shù)還不大成熟。

而且，磷酸鐵鋰材料本身安全性好，并不代表磷酸鐵鋰電池的安全性好。磷酸鐵鋰電池已經(jīng)有過好幾起燃燒爆炸的案例。目前電池安全性的瓶頸在負(fù)極，也就是石墨。

關(guān)于快充，上面提到MIT教授Ceder于2009年發(fā)表的那篇文章。這篇文章當(dāng)時(shí)引起很大爭議。07年投稿Nature，09年才發(fā)表，科學(xué)界看法不一。發(fā)表之后，鋰電大牛，也是磷酸鐵鋰材料的發(fā)現(xiàn)者Goodenough老先生曾經(jīng)提出14點(diǎn)予以批駁，其中大部分疑問是合理的。因此，我的觀點(diǎn)是這一技術(shù)不可能商業(yè)化。而快充本身，過大的電流更容易導(dǎo)致電池內(nèi)部電極結(jié)構(gòu)遭到不可逆破壞，造成容量衰減。我認(rèn)為，快充是以壽命換時(shí)間，不可取。

我們之前曾走訪了國內(nèi)幾家電池／電源設(shè)備制造商和兩家研究所，大家對于適用于消費(fèi)電子的電池技術(shù)在未來幾年的革命性技術(shù)突破均不抱樂觀態(tài)度。

技術(shù)進(jìn)步跟不上需求增長

首先，信息科技的發(fā)展日新月異，消費(fèi)級的電子產(chǎn)品也頻頻迭代。隨著手機(jī)集成CPU主板的升級的和機(jī)載應(yīng)用的增加，大眾對手機(jī)電池的容量需求越來越大。

歐洲知名研究機(jī)構(gòu)法國Avicenne Energy曾對消費(fèi)電子的電池需求市場做過調(diào)查，自1995年鋰離子電池逐進(jìn)入市場以來，全世界對電池的需求高達(dá)200000萬兆瓦時(shí)。截止20年后，也就是2013年，這一需求已經(jīng)翻倍。

同樣，據(jù)市場研究公司Lux Research預(yù)測，到2020年，用于驅(qū)動電子設(shè)備的電池花費(fèi)將高達(dá)266億美元，比2014年大約增長了30%。

然而，美國加州高級電池初創(chuàng)企業(yè)恩維亞公司的聯(lián)合創(chuàng)始人和業(yè)務(wù)開發(fā)主管邁克爾·辛庫拉(MichaelSinkula)卻發(fā)現(xiàn)自1995年至2007年電池所存儲的能量才剛剛翻了一倍，更悲觀的是恩維亞相信直到2021年大多數(shù)電池存儲的能量可能都不會翻倍。

“元素周期表非常有限”

本質(zhì)上，電池放電就是化學(xué)鍵的釋放，屬于電化學(xué)／材料學(xué)工業(yè)范疇。不同于電子設(shè)備，可以依賴摩爾定律將產(chǎn)品越做越小，電池的體積很大程度上決定了它所能存儲的物質(zhì)能量。鋰電池的原理非常簡單，就是正極、負(fù)極依賴于氧化還原反應(yīng)，帶電的鋰離子在電解液中來回穿梭；然而鋰電池系統(tǒng)卻是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，需要考慮到的因素方方面面。

電池的化學(xué)反應(yīng)不像核反應(yīng)能釋放原子核的巨大能量，要想獲得長久供電，只能不斷探索新的正負(fù)極材料。目前，應(yīng)用于消費(fèi)電子的鋰電池，在負(fù)極材料方面大多采用石墨材料，正極方面多是鈷酸鋰。

雖然前段時(shí)間由石墨烯技術(shù)取得突破的媒體報(bào)道，有望可以在負(fù)極材料方面取得重大成功，但石墨烯的價(jià)格奇高，電位也較高，儲能效率也較低，而且SEI膜形成過程中存在大量不可逆容量，預(yù)鋰化處理與制造難度大，商業(yè)應(yīng)用目前幾乎不可能。正極方面，最好的選擇一直都是鈷酸鋰，容量高、循環(huán)性能好，只是鈷酸鋰較貴，但依舊可以使用三元的鎳鈷錳或者容量差一些的磷酸鐵鋰來替代。

在現(xiàn)有的材料中，正極的鈷酸鋰和負(fù)極的石墨是一對最佳拍檔，想要獲得性能更優(yōu)的新材料，只能靠一次一次的試驗(yàn)去檢測，并沒有數(shù)學(xué)模型可以作預(yù)先的推導(dǎo)。所以，新的電池材料技術(shù)取得革命性進(jìn)展靠的是上天的垂憐而不是人類理性的光輝，在電池正負(fù)極材料的探索方面，人類對于元素周期表的利用已接近極限。

其次，電池系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的多變量系統(tǒng)。即使找到更優(yōu)的正負(fù)極材料搭檔，可在商業(yè)化這項(xiàng)產(chǎn)品時(shí)，還需要考慮到充電放電循環(huán)過程中不能出現(xiàn)較嚴(yán)重的副反應(yīng)？材料本身的穩(wěn)定性是否有保證？循環(huán)穩(wěn)定性是否優(yōu)秀？安全性能不能得到保障？材料成本是否可以覆蓋大多數(shù)普通用戶的支付能力？充電放電的速率是否會有明顯倒退？大功率放電時(shí)的安全性是否考慮到等等一些列問題。

替代性方案思考

所以，我們能否跳脫出傳統(tǒng)電池工業(yè)的思維來思考新的替代方案呢？畢竟5G時(shí)代很快就會來臨，屆時(shí)高清影視、視頻通話等等耗電更厲害的手機(jī)應(yīng)用或許會給我們的手機(jī)電池容量造成更大壓力。

超級電容和無線充電是目前研究比較活躍的用于替代傳統(tǒng)電池的新方案，不過超級電容雖然在技術(shù)上比較成熟，可以反復(fù)充放電幾十萬次，而且充電速度特別快，但放電快、體積巨大等缺點(diǎn)幾乎讓它和消費(fèi)電子無緣。