挺赞同首票的答案。
我从另一个角度回答分享一下我自己的看法吧。
现在商业化的二次电池主要是锂电池(50%以上)和铅酸电池(45%以上),其余的才是镍氢电池等。就安全性而言,铅酸电池远比锂电池安全。铅酸电池已经发展了150多年了,而锂电池才短短的20-30年的时间。为啥100 Wh/kg以上的锂电池不能像取代镍氢电池全部取代30 wh/kg的铅酸电池呢?简单而言,耐操,廉价。。。。。。。。。。。。。
限制商业化电池容量的原因主要有3个:
1、安全
2、成本
3、原理
1)安全的电池是所有商业化产品的关键。一旦发生爆炸起火等问题,销售很成问题。参考三星手机的例子。
实际上有人算过,锂电池处于充电态的时候,其能量密度全部释放的话等同于手榴弹释放的能量。也就是说大家每日兜里装着一个定时的炸弹,只是比较安全而已。
2)成本才是关键。就锂电池而言,现在锂资源在涨价,电池级的Li2CO3从原来的10万元/吨不到,涨到快20万元/吨。钴也在涨价。结果就是几大锂业公司和钴业公司的股票在涨。电池正极材料出厂价也在涨。而铅酸电池的原料Pb的价格比较稳定,除了环保的压力,基本上没有波动。
3)原理才是根本。这一点,陈博士已经说的很清楚了,不过我反过来过一下。怎么提高电池的容量?就以现在水平而言。
锂电池的限制在于锂,锂作为载流子,Li的含量限制其自身的发展。正极材料的其他非电化学活性元素限制其自身的发展。因此,有人提出锂硫电池,锂氧电池等概念,正极材料中元素全部为电化学活性元素,有效提高了锂电池的能量密度。但是这些材料自身存在一定的问题。
锂硫电池的硫溶解,不导电,体积膨胀是三大关键性问题。所以包括清华大学张强,国外的NaZar等大牛,发了很多物理 或者化学等限硫的文章。然而至今没有见到锂硫电池的生产厂商。
锂氧的问题就更多了。锌空气电池没有解决的问题,锂氧电池依然存在。
更换载流子? 钠离子电池,钾离子电池,镁离子电池,铝离子电池,阴离子电池(Cl),双离子电池。。。。。这些体系大家都尝试过了。结果却是各自有各自的问题。 钠离子电池,容量比锂电池低,电压比锂电池低,循环比锂电池差,就成本上具有优势。、 钾离子电池,容量更低,电压倒是与锂电相近,循环差,成本上不具有优势。 镁离子电池,电压低,容量可观,循环呵呵,成本具有优势。 铝离子电池,电压低,容量可观,循环呵呵,成本具有优势。 氯离子电池,电压低,容量低,循环呵呵,成本不具有优势。 双离子电池,电压高,容量低,循环呵呵,成本具有一定优势。
关键是循环,容量,电压都有优势的不存在了。。。。。。。。。
那么换概念,不要离子电池,不要金属电池,燃料电池怎么样。。。
燃料电池就不用说了---膜问题,催化剂成本问题,氢存储问题。。
综上所述,技术限制了电池容量的发展。不是科学。。
说到底,基于氧化还原的电化学储能装置,只能利用外电层电子,啥时候核物理解决了氢聚合反应装置的小型化,解决内层电子与原子能量的利用,这才是真正解决能量储存的关键,科学才是解决问题的关键。。。。。。
所以说我有一个梦想。。。。。
that one day, phone doesn't need to charge once a day;
that one day, vehicle doesn't have to be powered by fossil energy;
that one day, Atomic energy is free for each people.
请原谅我糟糕的英文表达。。。