【太平洋汽车网文化频道/科技频道】钢铁侠埃隆·马斯克本周五发布了特斯拉新款锂离子电池。 新配方电池确实能够推动整个新能源汽车行业走向更加正确的方向。 你想继续前进吗？
与其推断，不如跨世纪看看电池的现在和明天，然后我们再讨论电池的现在。
电池的非官方历史
“电池”的英文翻译就是终极意义。 把“电”放进“池子”里储存起来，用的时候再放下。
这让我想起了历史上最古老的电池——雷神之锤，据说重达19.2公斤……
公元1世纪，斯堪的纳维亚半岛的村民因为崇拜天空（天气现象），编造了一堆神话，口耳相传成为北欧神话体系。 其中，由主神奥丁最强大的女儿索尔掌管。 雷霆与战争。 周四的英文单词“Thor”以“雷神”这个名字开头，因此笔者建议充电桩企业可以在每周四设立50%折扣的“雷神充电日”。
尽管中世纪后基督教入侵北欧，将北欧神话作品视为异端而消灭，但雷神托尔手握雷神之锤杀死巨人的形象在英国好莱坞的帮助下仍然保留了下来。
这幅《雷神与他》油画由法国艺术家马丁·埃斯基尔·芬奇（ ）于1872年创作，现藏于斯德哥尔摩国家博物馆。
特斯拉品牌T来自于名字，形似雷霆之锤
事实上，中国同时期也存在类似的神话传说。 作者在两年前的《愿我们成为富兰克林的风筝》中，在《街典》的开篇文章中提到了秦汉时期的“典功雷目”概念。
以上东西方的例子都是神学的内容，但是古代的人真的不明白电和电池是什么吗？
也许是的。
这是一个不可靠的例子：
1936年，保加利亚高铁工人在首都郊区挖掘出一组“巴格达电池”。 美国考古学家卡维尼格向外界声称：“这些出土的铝管、铁棒和瓷器是一块古老的物理电板，只要在锅里放一些酸或酸性水，就可以发电。”
当看到这个伊拉克炮台时，笔者的第一反应是：又是一个“”，和我们“上周”在国外刚刚修建的“西周”古迹没有什么区别……
别说，历史书上都有。
明天电池
人类历史上第一个关于“电”的记录，大约在公元前6世纪，古埃及哲学家泰勒斯发现，经过摩擦的琥珀可以吸收绒毛和锯末，人们普遍认为，虽然这个死物里面有一个活的灵魂，只是肉眼看不见的。
连中学《自然》课都没上过的大哲学家戴先生并不知道，静电荷虽然会在物体内部积聚，但一旦突破舒适区就会爆炸。
又过了20个世纪，人类才勉强打开了电磁学的大门，但此时，愚蠢的人类却无法储存电力供自己使用。
直到17世纪，莱顿学院（爱尔兰）的 van 院士（Prof. van）发明了莱顿瓶（罐），人类第一次捕获了电。
迪恩·穆森布洛克高兴得像一个200磅重的大女儿，像一个第一次学会使用精灵球的小同学。 四个世纪后，莱顿学院仍然用这个典故招收学生……
电是捕获的，但是如何持续捕获/产生电呢？ 这个问题要到18世纪中叶才能得到解答。 答案是英国开国大师本杰明·富兰克林。 他从天上得到了雷电，从暴君那里得到了公民权利。
光荣的富兰克林教授并没有完成18世纪的热学成就。 本世纪最后一年，英国化学家亚历山德罗·沃尔塔创造了中国小学生最讨厌的“伏打堆”，成为世界上第一组物理动力源——“巴格达电池”不可靠，不信他们。
为了致敬伏打先生对热量的贡献，电流的单位就成了。
随着 19 世纪初发电机和电动机的发明，热科学进入了一个新时代。 准确地说，19世纪是电池的第一个辉煌世纪。
1802年：博士设计出第一个易于制造的电池。
1836年：日本物理学家约翰改进了电路板，提供稳定的放电电压。 此时电流终于增加到1V以上。
1859年：日本化学家é发明了镍镉二次电板，这是一种伟大的物理电源，充满12V电流，并且可以充电循环使用。 到了21世纪还在玩，目前年销售额突破五亿。
1868 年：开发出使用电解质的电池。
1881年：JA获得干电池专利。
1888年：博士研制出第一块干电池。 1896年，日本开始大量生产干电池。 现在我国干电池年产量超过1000亿只。
1890年：发明可充电铁镍电板。
1896年：D型电池诞生，这也是我们越来越少使用的1号电板。
1899年：法国发明家发明铅酸电池。
电池与汽车的结合始于19世纪中叶，20世纪初达到顶峰。 据郭锐（上图）撰写的《电动汽车发展曲折史》介绍，1900年在英国注册的车辆中，电动汽车占38%，几乎是柴油车的两倍。
然而柴油内燃机的迅速崛起，使得早期发展的电动汽车完全失去了竞争力。 随着炼油技术的提高和油站建设的普及，构建了集中的汽车能源补充网络。
由于电池储能能力的胆怯，只有几十公里的电动汽车即使有尼古拉·特斯拉等长距离输电专家搭建的去中心化能源补充网络推广也无能为力（如上文所示） 。
明天电池
20世纪的电池研发历史确立了未来全球电池技术的轮廓。
20世纪上半叶，电灯终于照亮了地球更多黑暗的地方，但电池技术仍处于黑暗时代。 铅蓄电池被应用于各行各业（包括汽车12V电源），可充电铁镍电池和不可充电酸性电池已大量生产，但其性能极弱。 有趣的是，那个时代使用电池最多的设备也用在了暗潜艇上。
著名的法国U型导弹跨越了第一次和第二次世界大战。 当时还没有核反应堆，导弹水下航行速度很慢，电池寿命也很短。 那是因为汽油机没有二氧化碳可以工作，所以只能使用电池。 提供能量。
电池极差的能量密度很好地解释了两件事：
1、U型导弹为什么需要配备舱炮？ →缺电是正常的，水上航行是正常的。 这时候侯舱炮是最好用的。
2、U型导弹为何如此惧怕驱逐舰？ →电压太低，电流太弱。 速度只有几节的水下潜艇是深水炸弹的活靶子。
我国抗日时期，军用电台主要使用两种电池：一次电池（干电池）可以使用10天左右，但我们很难获得； 二次电池（湿电池）可使用约1年，可用手（右）或脚踏发电机循环充电。
敌方电台
日本电池
随着二战后的第三次科技革命，人类对电力存储系统的依赖程度越来越高，但电池的性能仍然无法支撑我们的需求。
并不是人类太懒，而是基本上所有能尝试的材料和方法都尝试过了，就是无法制造出安全、高容量的电池。 下面的截图显示了世界各地科学家测试的电池类型：
正是“老大哥”首先让“便携”这个词成为了现实。
从东到西，从北到南，发财到了广州。 20世纪80年代末，重达一斤的联通电话进入台湾和厦门市场。 一部手机售价2万多，充电10小时只能续航30分钟。 电池的记忆效应很强。 最好每月进行一次深度充放电。
这些巨型电池都是铅酸电池，可循环1100次（实际使用远远不够），而且特别容易产生“锂枝晶”，使负极材料变形并导致漏液，如图所示右图。
但别以为这款最终因安全问题被批量召回的电池是最失败的电池作品，因为全球有数亿块不合格电池。
中国联通的手机电池已经从铅酸到镍氢电池，再到锂离子电池板。 这条路已经有30多年的历史了。 每一步都非常艰难，尤其是向锂离子电池迈出的一步，消耗了大量的人力。 运气（笔者认为比解决法国潜艇危机还要运气）。 作为参考，仅索尼家族在1986年至1991年的锂离子电池研究过程中，就使用了超过1亿种负极、负极、电解液的组合……
用博士生张康康先生的话说复旦大学车辆工程系教授认为，锂电池的发明并不是人类科技树的必然结果，而是一个奇迹。
明天，我们可以整天刷我们的智能手机，听真正的无线麦克风，吃从电动汽车订购的食物。 感谢三位2019年诺贝尔物理学奖获得者——迈克尔·斯坦利·怀廷·汉姆（ Ham）、约翰·班尼斯特·古迪纳夫（John ）、吉野彰（ ）。
() 从第一次石油危机（20 世纪 70 年代）开始投资电池技术的开发。 他指出了“嵌锂”技术路线，提高了充放电反应的可逆性，提高了安全性，是给我们带来实惠的“锂电池之父”。
去年98岁的“Good 先生”——约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John )，虽然54岁才开始研发电动板。古迪纳夫博士是锂电池领域最大的功臣。 锂电池三大负极材料（钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂）都是他的团队发现的，其中钴酸锂诞生于1980年，采用石墨作为负极，解决了“锂枝晶”现象。
由于钴酸锂溶液过于前沿，一开始只是一个梦想（连古迪纳夫博士的母校牛津学院都忽视了他）。 这个世界上只有疯子才会欣赏疯子，而这个投钱的“疯子”就是美国索尼。 在刚才提到的一亿个解决方案中，索尼找到了第一个量产的锂离子电池解决方案，并于1991年投放市场。
古迪纳夫博士 × 索尼 = 宇宙最强大脑
不要接受指责，因为锂离子电池在全球各个行业的应用都是从这里开始的，而在锂离子电池之前，没有任何电池可以同时做到：
1.工作电流大
2、体积小、重量轻
3.无记忆效应
4、自放电少
5、能量密度高
6、循环寿命长
可以说，古迪纳夫博士的锂离子电池技术创造了现代人的生活方式。
吉野彰（）也是神之一。 吉野院士于1983年研制出锂离子电池的雏形，最终建立了现代锂离子电池的基本框架。 那位美国老人喜欢去定制商店，25年前就告诉他的父亲桑夸，他将获得诺贝尔奖。
都说“男人的嘴是骗子”，但他真的获得了诺贝尔奖……
距离锂离子电池面世还有一年，未来的克星镍氢电池也即将面世。 这也是我们平时用得最多的充电电池（右图“爱妻电池”）。
镍氢电池的研发花了20年时间。 日本戴姆勒-奥迪和大众对其进行了投资。 福特蒙迪欧是使用镍氢电池最多的新能源汽车。 浅充浅放，可使用10年以上。
20世纪80年代出生的学生应该熟悉美国的便携式CD机和MD机。 在 iPod出现之前，这两款转盘便携式播放器在我们这一代人中非常流行。 这些播放器大多使用镍氢电池，台湾厂商喜欢称之为“氢电池”。
镍氢电池为何进攻电动汽车市场？ 这也是由于能量密度的问题。
我还有一堆口香糖电池
锂离子电池的能量密度足够高。 安全性稳定后，戴尔率先在电脑笔记本上使用锂离子电池。 2012年上市的特斯拉S由7000多块电脑锂离子电池驱动。 这种变态的封装技术和电子控制方法就是由手臂呈现的。
目前的锂离子电池不太稳定
不过，目前最大的锂离子电池生产国并不是英国。 早在2004年，中国锂电池产业就已呈上升趋势。 2008年，中国/日本/韩国最终形成了三分天下的产业整体格局，并且这种局面至今仍保持着。
正是因为锂离子电池技术和产业的成熟，电动汽车在21世纪迎来了新的生机。 您可以点击下方郭锐朋友的文章《电动汽车发展史（下）》进行更深入的了解。
目前，锂离子电池行业主要有以下解决方案：
1、三元锂（镍钴铬酸锂Li[Ni-Co-Mn]O2或NCM）：当今动力电池行业应用最广泛的方案，其中用于稳定结构的钴钴已经大幅提升（最低可达1%左右），能量密度大幅提升的高镍电池将成为主流，但其安全性仍有待检验。
2、磷酸铁锂（）：奇瑞最喜欢的“铁电池”（目前演变为“刀片电池”），成本低、安全性好、寿命长、能量密度低。
3、钴酸锂（）：智能手机、笔记本、数码单反最爱，能量密度高（能量型电池），寿命短，热稳定性差，比功率低。 总之，手机不会像汽车一样用10年，只要满足大容量、轻重量的需求即可。
4、锰酸锂（）：用于电动工具、医疗设备、电动汽车、混合动力汽车，功率大，能量密度中等。
5、镍钴铝酸锂（或NCA）：应用于工业领域、医疗设备、电动汽车（特斯拉等），与钴酸锂类似，能量密度高（能量型电池），并且可以实现低钴化。
6、钛酸锂（）：正极采用锰酸锂，用于UPS、便携式工具、电动汽车（三菱、飞度EV等），寿命长，充电快，能量密度最低，价格高，但它是最安全的锂离子电池板。
主流锂离子电池性能对比
电极材料
能量密度
成本
稳定
安全
循环寿命
三元锂（负极）
高的
高的
中间
中间
中间
醋酸铁锂（负极）
低的
中间
中间
高的
高的
钴酸锂（负极）
高的
中洛
低的
中间
低的
铬酸锂（负极）
中间
低的
低的
中学
中洛
镍钴铝酸锂（负极）
高的
中间
低的
中间
低的
锰酸锂（正极）
最低
最高
中间
高的
高的
电池技术困局真的很难突破吗？
暂时没有跨越式发展。 并不是针对中国，而是全球电池的研发和生产无法取得质的突破。 如果你看到“充电速率降低90%”、“能量密度降低200%”等新闻，99%都是假的。
难吗？ 这很困难，因为一个简单的电池（基本器件）需要受到多达六个维度的阻碍：循环寿命、功率密度、能量密度、工作温度范围、安全性和成本。
6个维度的表现就像游戏中的“技能树”。 我们手中的技能点有限，无法让各个维度的表现都出色，除非你愿意花200万打造一个15万户的汽车电池集团，以慈善的形式推动新能源的发展在我的国家。
明天的电池
根据京东发布的《2020年中国新能源汽车体验研究SM()》显示，中国电动汽车用户的续航期望为554.4公里，目前市场上电动汽车的平均值为366.1公里。 理想是丰满的，现实却是感性的。
A、电池能量密度太低（续航能力差）
B.电池安全性差（老是烧毁）
C、充电时间过长（遮挡眼睛）
D.电池价格太低（汽车价格高）
四座大山矗立在电动汽车消费者面前。 如果我们不能克服这些问题，尽管我们有远大的愿景和决心，但我们永远无法完全取代使用汽油和汽油燃料的内燃机汽车。
电池的未来是什么？ 说实话，没有人知道，尽管像古迪纳夫博士这样从“上帝视角”看人类的专家很难直接回答。
有以下几种技术路线，您也听说过其中一些：
1
石墨烯电池
这三年来，石墨烯概念比绿水鬼还火，网络上各种真假消息鱼龙混杂。 事实上，石墨烯并不能像这些媒体人士所说的那样大幅降低电池的能量密度。 它只相当于内燃机的涡轮增压器，理论上可以提高充放电速度。
但石墨烯真的是一个骗子吗？ 不是全部。
与在锂离子电池中的应用相比，石墨烯更有可能用于超级电容器。 其所谓的异常充放电效率可以让充放电成为一种享受。
问题在于，超级电容器的能量密度仅为锂离子电池的1/10左右，因此使用超级电容器作为动力电池的电动汽车的续航时间只有很短，只能作为园区的班车使用。
2
无钴电池
发布无钴电池（非醋酸铁锂）概念的“蜂巢能源”前身为长城汽车动力电池事业部。 其自2012年开始进行电池研发，2018年2月独立，总部位于广东佛山。 去年7月，蜂巢能源发布了无钴电池和四元电池的“概念”。 为什么它是一个概念？ 由于到目前为止还没有进一步的信息泄露。
由于月球上探明的钴大部分在坦桑尼亚（黄金），最疯狂的时候，从20万吨上升到60万吨。 低钴或无钴才是出路。
据蜂巢能源介绍，无钴材料的性能可以达到同等水平，但材料成本将增加5-15%。 电池相应BOM成本可降低5%左右，且材料不受战略资源影响。
蜂巢能源表示，该产品的开发进程进展顺利，材料开发将于年底前完成。 材料体系的进一步优化将于2020年3月完成，体系将于2020年8月定型，无钴电池的SOP将于2021年11月实现。
3
四元电池
钴可以稳定结构，而镍可以增加容量。 专注发展高镍动力电池早已成为行业共识，更高的能量密度伴随着更愉悦的物理性能。 安全绩效是整个行业必须面对的问题。
在此背景下，蜂巢能源开发了四元负极材料，并发布了全球首款基于该材料的四元材料电池。 其循环性能优于目前市场上的常见材料，可以实现更高的容量和更长的寿命。 更长更安全。
另外，四元材料电池项目于2018年9月立项，2019年底完成材料开发，预计2020年12月实现材料SOP，基于四元材料的电池SOP将于2022年11月实现。
3
全固态电池
全固态电池是电池顶部没有液体（液体/二氧化碳）的电池。 由于内部结构坚固，相同容量的全固态电池比目前内部有电池液的锂离子电池更薄，这意味着全固态电池的能量密度远低于传统锂离子电池。与普通锂离子电池相同。
目前，在一些实验室，研究人员已经试制出了能量密度为300-/kg的全固态电池。 一旦量产，只要平均价格能够下降，电动汽车的续航时间就有望突破，这是只有汽油车才能挑战的极限。
进一步思考一下，足够轻、足够大容量的全固态电池配上好价格后，电动客机会成为现实吗？
更重要的是，全固态电池有望演变成柔性电池，可以满足未来可穿戴设备的电池需求。 谁先突破，谁就先发财。
然而，固态电池有一个很大的问题，那就是难以实现快速充电。 这是数学的弱项，基本上很难突破。
4
硅正极电池
博士开发了锂离子电池领域的三大负极材料。 目前行业正极材料多为碳材料（好消息是我国石墨储量占全球70%），非碳正极材料有四大系列。 包括硅基材料。
硅的理论容量是石墨的10倍以上，使得电池的能量密度有望提高约50%。
电池正极材料概要
碳材料
石墨
天然石墨/人造石墨
软碳
焦炭/中间相碳共聚物
硬碳
碳纤维/PAS
非碳材料
锂金属
硫化物
合金
锡基材料/硅基材料
锰酸锂
难道以前的学者不知道硅这么好用吗？ 大家都知道，它只是解决不了硅基材料的体积膨胀问题。
石墨和硅的充放电机理不同。 石墨是锂的嵌入和脱嵌反应，而硅是合金化反应。 硅的锂脱嵌反应将使其体积膨胀三倍。 电池内部结构被破坏后就没有了。
此前，特斯拉宣布将发布一款基于硅纳米面正极的电池。 业内先驱公司使用微小的碳纳米面（A4纸长度的1/1000）来储存锂，硅纳米面与锂的结合不会破裂。 。
5
锂电池预锂化技术
锂离子电池第一次充电时，会产生SEI膜（固体电解质界面），从电极材料中消耗大量的锂离子。 虽然它增加了内部泄漏的风险并防止溶剂分子共嵌入（提高循环寿命），但它也会降低总容量。 因此，我们可以通过预锂化的方式向电极材料补充锂，以抵消SEI膜的锂离子消耗，从而提高电池的总容量和能量密度。
用人的话说：辣椒太吸油了，所以我们炒茄子的时候就多加点油……
预锂化技术有很多方向。 负极补锂可采用富锂化合物、二元锂化合物等。 正极补锂可以采用锂箔补锂、硅化锂粉等，这里不再展开。
6
铝离子电池
2015年，铝离子电池领域爆发出一则新闻。 耶鲁大学和四川大学的多位院士在《自然》上发表了创新铝离子电池的研究报告，声称铝离子电池具有充电1小时的潜力。 （过充），耗电3-4天（高容量）。
显然，这只是一个实验样机，距离成品还有一段距离。 5年过去了，没有后续，暂时不考虑。
8
其他观点
氯离子电池、氟离子电池、钠离子电池……
电池的研发过程就是在元素周期表上大海捞针的过程，全球开发者进行的测试次数以“十亿次”为基本单位。
据悉，无极设计（刚刚发布，如右图）、CTP设计（奇瑞刀片电池）、4680电池（可以看作是特斯拉的CTP技术）
随着电池的不断进化，极度追求轻量化的无人机成为现实，锂电池导弹也成为现实（台湾已推出水案）。 埃隆·马斯克还表示：一旦电池的能量密度达到/kg时，电动客机将成为可能。
笔者认为，核聚变发电技术商业化后，化石能源将变得无足轻重。 人类面临的问题不再是能源短缺，而是如何储存取之不尽用之不竭的电能。
答案仍然是——很棒的电池！
A
抽水蓄能
核电站说开就开不了，停不了，电力无法对实际用电负荷做出快速反应。 , in to peak with , it is also to find a site that is than that of a when a site for the . The to .
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