为什么锂电池一直得不到新的突破？

随着5G的普及，手机必须适应新一代网络的电源需求。当5G出现的时候，手机会很快消耗掉所有的电量。据外媒报道，近日诺基亚的研究人员申请了一项新的电池技术专利，该技术可以更好地支持5G服务，或能让5G手机的电池续航/使用寿命延长一倍。不过，报道称诺基亚的这项研究可能要多年才能实现。为什么电池技术研究进度如此缓慢？未来手机电池技术将如何突破？为何电技术停滞不前？准确的说，人类的电池技术不是停滞不前，而是相对其他技术发展缓慢。现在手机主要采用的是锂电池。电池的发展是从在早期，上世纪80年代的镍镉电池，大得像块砖头，就是运用在“大哥大”上的；90年代初期2G网络成熟，手机电池也有了进步，手机厂商开始抛弃传统内含圆柱形镍镉电池的电池仓，转而采用定制小型化的镍镉电池包。随后镍氢电池世，相对前一代电池它的记忆效应不是那么明显。这也是它的优势，因为有记忆效应的电池每次需要都充满。否则会让电池活性降低。到了92年索尼多年研发的锂离子电池终于投入商业使用，但是在当时，它高昂的售价和不突出的电量取不到任何的优势，也仅仅只能在自家的产品上使用。到了94年戴尔笔记本首次采用锂离子电池，随后众多手机厂商跟风以锂离子电池为一大卖点。到了90年代末期，随着锂离子电池制造技术的更新，以及新型材料的诞生，锂电池生产制造成本降低，体积减小，容量得以扩大。这个时候就是锂电池普及的开端。为何手机电池至今还没有很大的发展？锂电池从70年代被发明，90年代被使用，21世纪初被大规模使用于电脑手机等设备，到了现在2019年，近30年以来锂电池的核心技术和理论都没有很大突破。这是为社么呢？锂电池是化学电池，构成为正负极和电解质。通用的锂电池，正极为钴酸锂，负极为石墨，经过反复试验，这两种材料是最默契稳定的。而且锂电池环境友好没有记忆效应，相比之前的镍氢电池不用每次都充满100%的电量。锂电池能量密度高，单位体积内能存储更多的电量。其他材料要么不够现在智能设备使用，要么体积过大不符合现在对于电子设备轻薄的要求。锂电池性价比高，相对于其他材料，锂电池是最实惠的，电池研究也有其他的新型正负极材料，但成本相对较高，涉及到商业推广使用，最大的问题就是降低成本。所以现在的锂电池技术要得到发展，要从正负极材料入手，找到比石墨和钴酸锂更高效更便宜的搭档材料才行，但这并不是容易的事情。从另外的角度将，现在电池技术虽然没有提升，但充电技术有很多的创新，如快充技术、闪充技术还有无线充电技术是最为流行的。未来的电池技术方向？现在锂电池技术处于发展的瓶颈，但仍有发展空间。有几种新型材料被业内人士看好。硅碳复合材料，这是未来电池负极材料的一种，理论容量为4200mAh/g以上，比石墨类材料的372mAh/g高了10倍多。若能批量生产容量将会大有提升；钛酸锂，这种电池的主要优势是寿命长，循环寿命达1万次以上，属于零应变材料，其体积变化小鱼1%，不生成传统的SEI膜，安全性相对较高，在充放电时热稳定性高，可以实现快速充电。石墨烯，石墨烯透光性好、导电性强、导热性高，机械强度高，但由于目前批量生产工艺不成熟、价格高，性能不稳定，现在一般用户石墨烯液冷散热；碳纳米管，这是一种石墨化结构的碳材料，具有良好的导电性能，由于它脱嵌锂的时候深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化作用小，可以提高电池的大倍率充放电性能。富锂猛基正极材料，这是一种密度较高的正极材料，相较于正极材料的磷酸铁锂580Wh/kg的能力密度，它的密度可以达到900Wh/kg。虽然它容量优势明显但研发成本也比较大，发展比较缓慢。陶瓷氧化铝，陶瓷复合材料一直都是新型材料的研究热点，用于电池材料也并不稀奇，陶瓷氧化铝主要用于电池隔膜中，它针对于电池体系涂抹隔层空间更大，但制作工艺要求很高，价格相对昂贵。总的来说未来电池的发展需要新型的替代材料，降低体积，增加单位体积内的蓄电能力，增加单位时间内的充电效率。以及降低成本。这样电池技术才会得以发展。