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人類電池技術為什么停滯不前

最明顯的例子，就是手機電池了，現在人最擔心的就是手機沒電了。談到停滯不前，十年前手機里的鋰電池和現在的鋰電池肯定沒法比，可十年前手機用的是小的黑白屏，現在手機是5寸以上的大彩屏，以前手機只需要打電話或發短信，現在都是重度依賴，通訊，游戲，社交，娛樂統統在手機上，一天機不離手。

不是電池技術停滯不前，只是人們的需求越來越大

針對這個問題，其實不是電池技術停滯不前了，而本質上是電池技術的進步沒跟上電子產品發展的速度，相比現在的電子產品，以智能手機為例，是三個月一小變，大半年就能來個大變，而電池容量呢？始終是那么點電容量，也始終是鋰離子電池，所以給了我們電池技術停滯不前的假象。

電池技術的相比幾年前已經有了很大的變化，最大變化是內置的材料發生了根本改變，首先在十年前電池普遍是鎳鎘電池，這種電池有個不好地方就是記憶效應，長期不徹底充、放電，會在電池內留下痕跡，降低電池容量。而現在改用的鋰電池則是沒有這個記憶效應，所以鋰電池是可以做到隨充隨用的。

其次，存儲壽命、耐熱性、能量比大的都是鋰電池的特點，這幾年鋰電池的電量都在逐漸進步，使得智能手機的續航在逐漸增加。另外，我們現在的純電動車所用的電池就是鋰電池，像特斯拉的純電動車是能實現400公里的續航的。

但同時新材料的出現又要靠計算機去做各種處理運算，好在現在計算機進步速度還是很快的，依舊按照摩爾定律，再加上量子計算機的加入，更好用的電池材料就會被發現的。

總結

現在有一些石墨烯電池的研究和報道，但更多的是對石墨烯的概念炒作，他們也只是把石墨烯這種明星材料少量的添加到鋰離子電池中去，算是摻雜了石墨烯的鋰離子電池。石墨烯在電池里或者增加電解液的導電性用，或者直接摻在負電極材料中，有很多高性能的類似報道，然而綜合性能也難以實現突破，受限于石墨烯材料的價格和制備工藝，短期也沒法實現純石墨烯電極的應用。

比如現在華為手機采用的石墨烯散熱，雖然不是應用于電池方面，但是這也算是研究的成果，據說華為很早之前就開始了石墨烯研究方面的工作啦！希望可以盡快突破技術的瓶頸，讓我們用上密度更高的電池來應用于各個領域。

以上就是我的觀點和建議，歡迎留言發表不同的看法

回答完畢

點贊很容易，評論顯真情！以上就是我的建議和觀點，如果你有不同的觀點或者是更好的答案可以留言，我們互相交流和學習，也希望我的解答能夠幫到正在看問題的你

的確，如你所言，在電池方面，目前研究的大有人在，但是能帶來鋰電池革命性進步的，恐怕幾年內很難有人做到，鋰電池恐怕還將陪伴人類走很長一段時間。在消費電子領域，以手機為例，現在提高電池的使用時長的方法，還只能是解決CPU、屏幕等耗電上。

為什么呢？

目前，應用于消費電子的鋰電池，在負極材料方面大多采用石墨材料，正極方面多是鈷酸鋰。

鋰電池的原理非常簡單，就是正極、負極依賴于氧化還原反應，帶電的鋰離子在電解液中來回穿梭。目前，在消費電子領域，鋰電池的正極用料是鈷酸鋰，負極用料也一直都是石墨。雖然在負極材料方面，石墨烯取得突破性進展，但是無法商業化，因為石墨烯太太太貴了。

所以，要實現電池的革命，就要從正負極的用料上做文章，要找到比石墨和鈷酸鋰更好、更便宜的搭檔才行。而這一過程，需要不斷的嘗試，就像當初愛迪生發明燈泡一樣，需要的不是智慧，更多的是運氣了。

所以，目前業內人士對鋰電池的進步也都持有比較悲觀的態度。

當然，既然鋰電池的處境這么尷尬，人類也在想如何跳過鋰電池，尋求一種全新的電源解決方案。

現在比較熱門的一個是無線充電，一個就是超級電容，還有一個是核電池（就跟鋼鐵一樣滴）。

先說核電池，現在已經不是什么黑科技了，技術已經比較成熟，早在2006年，中國原子能科學研討院就研制出了我國第一個钚238同位素電池，給探月工程準備的。

還有，核動力心臟其實也都研究出來了，但是呢，很遺憾的是，核能電池雖然技術已經日漸成熟，但還是太太太貴了。

再說超級電容。超級電容器，是介于傳統電容器和電池之間的一種電化學儲能裝置功率密度高、循環壽命長、安全又可靠，現已廣泛應用于混合電動汽車、大功率輸出設備等多個領域。但缺點就是，超級電容本身能量密度低，體積都比較大，什么時候能迷你化，那電池的革命也就來到了。

還有無線充電，其實它的普及也許就在一夜之間。畢竟，它所耗費的電能并不多，只是這個商業模式如何建立，目前還不確定。蘋果已經開始采用這一技術，總體來說，無線充電是距離我們最近的一項技術了。

電池技術是有進步的只不過非常小，想要發生革命性改變并普及，目前來說是不可能的。

拿手機舉例，目前市面上的手機電池基本都是鋰電池，因為鋰是所有金屬中電位最低的金屬，用鋰作負極產生的額定電壓較高，鋰離子電池能夠具有較高的能量密度，單位重量的情況下鋰電池的能量是鉛蓄電池的5倍以上，并且鋰元素不是重金屬，對環境造成的污染非常小，自身逃電率低、重量輕和使用壽命長，都是其它電池無法比擬的，目前也沒有找到比鋰電池更適合大面積使用的電池。

想要增加手機的續航能力，那就要想辦法增加鋰電池的能量密度，但能量密度和鋰元素本身有很大的關系，在鋰元素不變的基礎上，科研人員只有不斷更換電解液和正級材料才能勉強將電池的續航能力提高一點點，每年的進步只有3%左右。照理來說，每年進步3%，這十幾年應該也有很大進步了，但實際上電子產品的更新換代更快。芯片里的晶體管都是納米級的，晶體管越做越小，芯片的處理能力一直在提高，芯片的運算能力一直在變強，那么耗電量就更大了。所以看起來好像是電池技術沒有什么進步，但其實已經進步不少了，只不過芯片進步更快，將電池技術的進步抹平了。

之前有報道石墨烯電池是未來最具有潛力的電池，它的能夠承受上至100攝氏度，下至零下50攝氏度的溫度環境，穩定的充放電次數也比鋰電池要多，放置在火中也不會爆炸，續航能力比鋰電池更強等。 現實情況是，石墨烯是沒辦法量產的，而且生產制造難度較大，成本也較高，不少學者認為石墨烯的報道都是出于某種目的，夸大虛假的宣傳，泡沫太大了。網上的很多黑科技電池，號稱幾秒鐘充滿電，或者比鋰電池更牛的電池，這類電池都是非常不安全的，容易爆炸，無法量產。

人類電池技術一直在發展，但發展速度趕不上新科技對電量消耗

最明顯的例子，就是手機電池了，現在人最擔心的就是手機沒電了。談到停滯不前，十年前手機里的鋰電池和現在的鋰電池肯定沒法比，可十年前手機用的是小的黑白屏，現在手機是5寸以上的大彩屏，以前手機只需要打電話或發短信，現在都是重度依賴，通訊，游戲，社交，娛樂統統在手機上，一天機不離手。

現在常用的鋰電池已經是很成熟的技術

鋰離子電池都已經應用了20年了，靠鋰離子通過電解液在鈷酸鋰正極和碳負極間運動來實現充放電，基本原理很清楚，電池性能的進步空間有限了。最新的研究也都是開發出新型的正負電極材料，實現穩定的充放電循環，但科研進展報道的很多，但涉及到商業化應用，最大的問題就是制備成本過高。

當前也有一些石墨烯電池的研究和報道，更多的是炒作石墨烯的概念

例如，現在有一些石墨烯電池的研究和報道，但更多的是對石墨烯的概念炒作，他們也只是把石墨烯這種明星材料少量的添加到鋰離子電池中去，算是摻雜了石墨烯的鋰離子電池。石墨烯在電池里或者增加電解液的導電性用，或者直接摻在負電極材料中，有很多高性能的類似報道，然而綜合性能也難以實現突破，受限于石墨烯材料的價格和制備工藝，短期也沒法實現純石墨烯電極的應用。

電池技術肯定一直在進步，期待有新鮮的技術能把電池技術突破，至于有些回答談到核電池，這目前還不是民用的選擇了。

量子實驗室，專注科學問題，歡迎評論和關注。

答：近幾年來，隨著人類科學技術的發展，我們身邊的電子設備性能越來越強，而電池技術已經到了瓶頸，甚至已經多年停滯不前，其中的原因是目前的電池技術難以有革命性的突破，而傳統的化學電池性能已經接近理論極限。

在十年前，非智能手機還是主流，一塊900mAh電量的可拆卸電池，可以給手機使用1~2天，而現在一塊4000mAh電量的手機，對很多人來說使用一天都很吃力。

其實相對于十年前，人類的民用電池技術已經進步很大了，但是相對于電子產品本身的進步來說，電池技術遠遠落在后面；摩爾定律的指數增長也代表了電子技術的飛速發展，更大屏幕、更高的分辨率、更強的CPU、更多的黑科技加持，使得電子設備的電池不堪重負。

鋰電池以高能量密度和低物理密度，成為電子設備中電池的首選，其實從本質上說，無論是鋰電池、鎳氫電池還是干電池都是利用化學反應，來實現電能和化學能之間的相互轉化，在電池體積一定的情況下，化學反應發生的能量轉化是存在極限的，而且人類的電池技術已經快接近電池的儲能極限。

目前對電池技術的改進，也主要是在電極材料上做文章，比如廠商經常宣傳的石墨烯鋰電池等等，本質上還是鋰電池，雖然能在充電速度、充放電效率上有所改進，但是對電池能量密度的提升微乎甚微，只要電池技術沒在本質上進行改進，那么人類就無法跨過此次電池技術的瓶頸。

目前因為電池技術受到發展限制的，主要是移動電子設備，電動汽車等等，一旦電池技術得到突破，那么很多產品將迎來春天，人類的科技也將實現一次飛躍，甚至會改變世界格局，比如解決了電動車的電池技術，那么石油將逐漸成為歷史，其影響力是不可估量的。

目前解決電量焦慮的辦法，無非是提高充電效率，增加產品的整體重量等等，這也是無奈之舉，隨著5G技術的普及，今后電子設備對電量的需求會加劇。

如果電池技術一直得不到突破，那么我們也只能使用替代辦法，比如無線充電的技術已經很成熟了，如果能把這項技術進行普及，或許也是一種解決電量焦慮的不錯辦法。另外除了化學電池外，理論上還有核電池，超級電容、燃料電池等等。

其中核電池要實現大功率放電的話體積難以縮小，而且核電池本身還帶有核輻射，加上價格昂貴，所以很難在民用當中普及。

超級電容最大的優勢，就是擁有極快的充電速度和長久的充放電次數，但是庫侖力實在太強，哪怕我們使用強度最高的材料，也難以提升超級電容的儲能密度。

燃料電池的儲能密度雖然高，但很難實現小型化，尤其是難以應用在手持電子設備當中，不過可以應用在汽車當中。

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其實電池技術沒有停滯不前， 只是進步不夠明顯。

最近40年，芯片技術瘋狂發展，數據顯示18個月就能翻一翻，電子計算機從最初的5000次/秒進步到現在太湖之光12.5億億次/秒。而便攜式設備的發展同樣讓人興奮，手機、智能手表、游戲主機、藍牙耳機……哪一個不是需要電池加持。

相較之下，鋰電池發展就顯得有些慢了。使用量最大的鋰電池——18650圓柱形電池——10年前最大容量僅有2.6Ah，現在進步到3.6Ah，進步幅度在30%，平均每年3%。

材料不斷更替，也讓鋰電池不斷進步，電壓經歷了4.10/4.20/4.35三個階段，碳性干電池也變成了堿性電池，放電得到改善；鉛酸蓄電池換作鉛鈣電池，不需要定期加水；鎳鎘電池換作了鎳氫電池，容量20年內翻了2番，500mAh漲到了2000mAh。

更主要的是，這些改進讓鋰電池的安全性能不斷提高，爆炸事故日趨減少（但也不是沒有）。

這些進步按道理算不得緩慢，只是比起電子設備這些時代產物，還是稍遜一籌罷了。

圖：廣州舊時電池廠
為了改進電池，材料更替自然是一大方向（后文補充）。但也有其他的技術手段。

例如近年手機充電的潮流，快充，從10W提升到18W，用充電速度彌補電量問題。一些我們不曾注意到，例如手機在變薄、功能在提高，相對的屏幕就越來越大了，電池才能跟著變大，電容量才能提高。

又或是無線充電技術、wifi充電技術，或者智能省電程序，這些都算是另辟蹊徑。

本質上，鋰電池還是鋰電池，對于電池研發的工作人員而言，確實是一件揪心的事，試想難得一項成果出來，電池效率提高7%~8%，不錯了吧？呵，隔壁CPU性能翻了一倍。

材料更替方向上，最大的問題可能就是貴了吧。

不管是核電池還是石墨烯電池，價格都不適合民用，還有一些像空氣電池這樣的烏托邦技術，也算是一種希望吧。

總之現在的電池技術確實是科技的絆腳石，但實話說，更多是局限了民用級別的發展。

反正現在充電頻繁也不是壞事，不是嗎？

石墨烯其實不貴非常便宜，便宜到你震驚。工藝也是簡單到你咂舌。所以利益集團不去推動，只拿著實驗室級別的產品價格說事。不要以為高科技都是造福人類的，石墨烯推廣開來，現在要有多少產業崩塌??！

看到很多人的回復，我不禁想問，初中不是普及過化學嗎？碳不知道嗎？

看到很多無知的回答我不禁感嘆！大家先看清回答的內容在噴。其次是原來實驗室成本在一公斤幾百萬，現在工業化幾十萬，等大規模工業生產估計不過萬。而且這不是新技術，只是再從實驗室成果轉向工業化過程中偶然的工藝方法促進的結果，令人驚奇的是這個方法簡單化了。最關鍵的是價值利潤遠不如傳統原料。

其他的問題你們自己想吧

還有人不理解嗎？

我再給你舉個例子。我們這有個高?；瘜W領域世界有名。十年前的LED技術興起，掌握了最新的材料技術并且迅速產業化了，成本很低。但是立項的時候，有很多投資商找他們建設LED制成品企業，一堆專家不干，非要搞原料生產。結果十年過去了，投資的企業成本還沒回來，原料質量非常高全出口。但是價格從每公斤幾百美元迅速掉到幾美元。而且只有美國品牌企業才使用高級材料。國內的企業都嫌貴。這就是技術和資本的矛盾

最新回復：2018.6.12

近半年來有十四萬朋友閱覽了這個回答。很多人斷章取義，很多人混淆概念。我也檢查了原來最早的回復有一些錯字和標點不清晰導致閱讀有歧義。這里根據最近狀況在更新回復一下。

用大白話簡單說首先石墨烯是一種碳元素，很普通很常見的碳元素。利用物理技術工藝使之成為可以更小的單體結構，并通過一定的排列使之能儲存更多的能量。

這這個過程中有兩個核心問題一直是瓶頸，一方面如何讓他更小，二是用什么方法和技術工藝排列。隨著科學技術的發展，這些問題逐漸被解決。并且有了突破，在實驗室中實現了很多種方法，但這都是在實驗室的成果，而且成本很大的。從最早的一克幾十萬美元到一公斤幾百萬人民幣，不斷的在提高生產效率和降低成本。但依然不能滿足工業化生產的需求和成本。

在2017年底，我國科技人員突破了這個技術，并且使用了相當廉價的方法（是在進行其他材料實驗時偶然的機會）為石墨烯的工業化生產奠定了基礎。

那么同理，石墨烯在電池技術的應用也是停留在實驗室階段，理論上可以實現電池的高能。但實際的工業化生產和產品應用還有遙遠的路要走。

在實現這個過程中又發現其實工業化生產過程中其實用價值和現有其他新技術相比并不是各方面都很理想，包括技術投入和產品的產出效益。換句話說巨大的研發成本不見得能帶來實際的效益轉化。而其他材料的這個方面發展也有突飛猛進的發展和效益增加。

我前面說的是這個材料很便宜，是因為從材料本身和最新的工藝。原來的天價是因為工藝技術的突破研發成本。而現在工藝技術突破了，這不再是問題，并不代表材料很貴。

這半年來，留言讀者和關注讀者發來不少信息，大多數人是理性了解。極少部分人惡語相加，沒弄清材料和工藝關系就亂噴。有些人還拿鉆石價格來比較。那真是不讀書不學習??！

另外一個叫市場行為，就像當年索尼進軍數碼相機領域是進行市場調研，到底佳能和尼康的占有率是多少，沒想到發現最大的相機生產企業是諾基亞。雖然這是個營銷故事，杜撰成分很大，但顯示卻真的是這樣。很專業的攝錄設備廠家擁有大量的技術專利和研發投入，技術也是一流的。但手機的攝錄實用性才是真正把數碼攝錄推向普及的。很多專業攝錄設備企業不是倒閉就是轉產。是一個道理，就像你明明知道單反數碼或者索尼攝像機很牛，但是你還是要使用手機，這不僅僅只是方便的因素。大家好好看看攝錄企業和手機合作有分離的那些真實案例吧！

同理，你現在有錢投資的話，你是投資一個有攝錄功能的手機企業還是投資一個專業攝錄設備的企業呢？大眾普及和小眾使用的投資回報我想不用在啰嗦了吧！

再有，很多人狹隘的任務石墨烯只是應用于電池技術。這個我不想再多說，大家查一查吧！

最后，我想提醒大家，這半年來為什么很少再能聽到石墨烯這個領域的發展和各類信息呢？！大家自己多查查資料也算是學習一下吧！

我回答頭條問題，不敢說很專業。但在我服務的企業中還是比較了解相應的訊息的。有的回復閱讀量過百萬，感謝大家的關注。

但是也看到很多頭條看官真是不太客觀理性，更多的是喜歡謠言和偽科學的傳播。比如涮鍋可樂讓鈣流失、能洗廁所等等，我就想問問你看過可樂的配料表嗎？你身上的鈣是啥？廁所的尿垢是啥？可樂去尿垢那些元素的化學反應？回顧一下初中化學就知道了！

另外我告訴大家，我們的教科書編纂其實很好，上過初中的人只要好好學習，都能理解現在的科技和生活領域的科學基本常識。只是大家都忘了，而且更愿意相信自己希望相信的！

一樓說到了無線充電技術，恰好我在這方面有一些了解，無線充電技術看似技術比較成熟，但是實際上還是無法解決一個問題：能量損失與充電效率的問題。

理論上，能量在傳播的過程中無可避免的會損失，其中，固體的傳播損失最小、液體其次，空氣最差。所以所謂的無線充電從根本上是無法解決這一問題，即使技術有所突破和提高，只不過是損失多少的問題，但是隨著傳輸距離的增加，損失將會越發增加。這是能量守恒的定理所決定的，所以無線充電只不過是看似具有前景，實際上不過是海市蜃樓罷了。

但是，如果同時滿足以下兩種情況，會使得無線充電不再是海市蜃樓：

1）充電速度的提升；

2）電的價格變得非常低；

實際上，當充電速度變得非?？斓臅r候，無線充電本身的價值也就不高了（所以，直接解決充電速度的問題才是未來電池技術發展的關鍵）。

再來說說題目：人類的電池技術為什么停滯不前？

首先我得否決你這個問題，試想20年前與10年前的電池技術。與現在相比？沒有進步？顯然是不客觀的，只是電池的進步沒有跟上發展的需要，20年前，200MA的電池可以用好幾天，但是2000MA的電池卻用不了一天。

針對你的幾個問題，我談談自己的一些看法，

1）未來什么會取代鋰電池？

鋰電池的功能是什么？當然是蓄電與充電，有一些情況會使得鋰電池被替代：

A 電池技術的發展（材料學的發展），如樓上說的石墨烯，如果能解決成本問題，自然是一個替代；

B 能源技術的發展，如果用能量棒直接替代電池，那么是否還需要電池本身？如果人類的能源不再以電力為主，那么還需要電池么？鋰電池自然也不需要了，當然，這不是短時間能夠發生的事情。但也不要小看歷史的偶然性，與科學技術的累積式爆發增長。

2）電池技術是否已經進步？

這是顯然地，多年來，電池技術已經明顯有所提升，就拿鋰電池替代傳統地化學電池來說，這本身就是一種進步，而一項新技術的發明還需要一段成熟的時間。鋰電正在逐步走向成熟。

未來，只要需求足夠大，技術不應當是太大的問題，在既有的科學體系框架內，只要足夠的時間，問題遲早會得到解決。

3 ）電池技術有何種進步？

A 單位體積蓄能的增加

B 充電時間與效率的增加

實際上，目前的電池應用領域，手機等終端設備的電池市場已經不再是最主要的板塊了，隨著電動汽車的迅速崛起，車用動力電池領域也同樣值得關注。而且，這個領域對于電池的容量、壽命、安全性等要素的要求更為嚴格，也就催生了除鋰電池之外的多種新型電池技術。

1、固態電池，這是一種使用固體電極和固體電解液的電池，憑借著功率密度較低、能量密度較高等優點，它成為電動汽車很理想的動力來源。根據市場調查公司的預計，2020年固態電池技術研發有望取得突破性進展，在成本、能量密度和生產過程等方面進一步趕超鋰離子電池技術。

2、鋰空氣電池，憑借著陰極（以多孔碳為主）較輕，且氧氣從環境中獲取而不用保存在電池里的優勢，鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度?？茖W家認為，鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍，可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電，因此這種電池可以更小、更輕，目前全球不少實驗室都在研究這種技術。

3、Li-S電池，Li-S電池是后鋰離子電池時代的核心電池技術之一。S正極材料具有超高的能量密度，加之S的廉價易得、質量較輕等優點，使得其有望在2030年前實現進一步實用化。

4、鋰離子電池，實際上，面對著競爭對手的步步緊逼，鋰離子電池自身也在不斷的改型進化之中。改良型鋰離子充電電池打算將正負極換成更高容量的材料來實現，充放電次數可在3萬次以上。實現目前約2倍能量密度、即200～300Wh/kg的改良型鋰離子充電電池正在推進開發。

首先，目前在電池研究方面，有許許多多的研究人員在投入其中。電池技術并不是停滯不前，只是在其他科技產品的快速發展下，將其襯托的速度沒有那么快而已，才會給人造成電池技術好像一直沒有發展的感覺。但是，就實際情況而言，鋰電池還將陪伴人類很長一段時間。

其次，電池技術是有進步的，最明顯的例子就是手機電池了。十年前的手機里的電池跟現在手機里的鋰電池肯定沒法比，可十年前手機用的是小的黑白屏，現在的手機基本上是大彩屏。以前手機只可以用來打電話或發短信，現在的手機囊括了通訊、游戲、娛樂、社交等等，統統都可以在手機上實現。

最后，技術上，目前，應用于消費電子的鋰電池，在負極材料方面大多采用石墨材料，正極方面多是鈷酸鋰。所以，要實現電池的革命，就要從正負極的材料上做文章，要找到比石墨和鈷酸鋰更好、更便宜的搭檔。而這一過程需要不斷的嘗試才行，需要的不僅是智慧，而且還需要堅持不懈的毅力。

綜上所述，人類的電池技術一直在慢步前行，這個過程是漫長的，但是結果也一定會在未來的某一天到來。大家對未來的電池技術有什么期待嗎？