电池技术的瓶颈在哪里?
当前我们正在用的二次电池(可充电电池),基本都是锂离子电池。
为什么呢?
锂离子很活泼,非常适合在正极与负极之间左右横跳,单位体积与单位重量的锂离子电池能存储电的量都远高于其他配方。
真的不是人类不够努力,而是研发电池实在太难了,你花60块可以买到“充电器 4颗5号 4颗7号”的GP充电电池,以为只是很普通的商品罢了,其他这已经融汇了人类200多年的电池研发精髓……
下表是当前主流二次电池的列表,能把人给绕晕,锂离子电池只是其中一个分类,而它的贡献是让电动车有了颠覆燃油车江湖的潜力。
二次电池列表 | |||||
命名 | 负极 | 电解质 | 正极 | 标称电压(V) | 备注 |
Aluminium-ion battery铝离子电池 | 石墨 | 铝 | 2.0(?) | 理想很丰满 现实很骨感 | |
Dual carbon battery 双碳电池 | 碳 | 钾离子电解液 | 碳 | 耐高温 充电超快 当超级电容吧 | |
Flow battery 液流电池 | 需要建设 全产业链 才能运作 | ||||
Lead–acid battery 铅酸电池 | 铅 | 硫酸溶液 | 二氧化铅 | 12 | 电压稳定 产业成熟 能量密度低 |
Glass battery 玻璃电池 | 石墨 | 固态电解质 | 碱金属 | 可能是下 一个突破口 | |
Lithium-ion battery 锂离子电池 | 石墨 等 | 无数种 | 无数种 | 3.2 3.7 | 21世纪 电池之王 |
Magnesium-ion battery 镁离子电池 | 镁 | 1.5 2.0 | 高能量密度 循环寿命长 | ||
Metal–air electrochemical cells 金属-空气电池 | 镁 铝 锌 等 | 碱性溶液 | 氧 | 细分种类 非常多 | |
Molten-salt battery 熔盐电池 | 盐类熔融体 | 高温电池 电网级储能 储能成本低 | |||
Microbial fuel cell 微生物燃料电池 | 微生物电极 | 微生物电极 | 利用污水 或光合作用 发电 | ||
Nickel–cadmium battery 镍镉电池 | 镉 | 二氧化镍 | 1.2 | 老式手机电池 | |
Nickel hydrogen battery 镍氢气电池 | 镍 | 氢氧化钾 氢气 | 催化剂 | 1.25 | 使用气态氢 高压电池 循环寿命长 用在卫星上 |
Nickel metal hydride battery 镍氢电池 | 金属氧化物 | 氢氧化钾 | 氢氧化镍 | 1.2 | 镍镉进化版 |
Nickel–iron battery 镍铁电池 | 铁 | 氢氧化钾 | 氧化镍 | 1.2 | 爱迪生发明 价格高 可靠性极高 铁道车辆使用 |
Nickel–zinc battery 镍锌电池 | 锌 | 氢氧化钾 | 镍 | 1.65 | 历史悠久 一致性差 不能过充 |
Organic radical battery 有机自由基电池 | 塑料电池? 不含重金属 可制薄膜电池 | ||||
Solid-state battery 固态电池 | 固态电解质 | 能量密度高 | |||
Potassium-ion battery 钾离子电池 | 金属氧化物 | 固态聚合物 | 碳类 | 钾便宜 | |
Rechargeable alkaline battery 可充电碱性电池 | 锌 | 碱金属氢氧化物 | 二氧化锰 | 1.5 | 循环寿命短 20个深度循环 |
Silicon–air battery 硅空气电池 | 氧 | 硅 | 1.2 | 材料便宜环保 能量密度高 暂未实用化 | |
Silver zinc battery 银锌电池 | 锌 | 碱金属氢氧化物 | 氧化银 | 1.55 | 笔记本电脑 助听器 人造卫星 潜艇与鱼雷 |
Silver-cadmium battery 银镉电池 | 镉 | 氢氧化钾 | 氧化银 | 1.1 | 有毒 电压太低 |
Sodium-ion battery 钠离子电池 | 无烟煤基 | 锰基 铜基 | 钠丰度高 替代铅酸 低速电动车 | ||
Sodium–sulfur battery 钠硫电池 | 熔融金属钠 | 液态硫 多硫化钠熔盐 | 高温电池 制造简单 电网储能 | ||
字母代码 | 负极 | 电解质 | 正极 | 标称电压(V) | 样例 |
在1991年索尼量产锂离子电池之前,世界上所有配方的汽车动力电池之性能,四舍五入就是完全没用的工业垃圾,到顶了只能用作垃圾分类专车使使。
经过三十年的发展,我们现在已经清楚了锂离子电池有多难研发,6大因素互相制衡博弈,让电池技术一直无法突破瓶颈: