锂离子电池研发的主要方向是什么？现有哪些技术问题需要解决？

       锂电池目前的主要市场在于便携式终端设备的应用，譬如手机，笔记本电脑，这使得高容量一度成为锂电池开发的主攻方向，但在电动汽车和大型储电设备充分发展的背景下，锂离子电池研发的主要方向也呈现出多样化的趋势。

　　传统的移动终端市场，例如手机和笔记本电脑之所以要求电池高容量，是因为它们往往需要充电一次即可使用很长时间，使用起来更加方便。风靡全球的苹果iphone和ipad等就曾一度因一次充电后使用时间不长而遭到消费者批评，因此，在新款的the new ipad发布时，原有的6500mAh容量锂电池就改为使用14000mAh大容量锂电池。这件事情可以看作便携式终端用充电电池的研发以高容量为方向的证明，为此，甚至不惜牺牲寿命也要实现高容量，而对寿命的要求一般就是2年左右即可。

　　但是，在电动汽车时代到来后，锂离子电池研发的方向就就不再只是一味高容量的发展方向，现在的电动汽车主要包括混合动力车、插电式混合动力车和纯电动汽车三种类型。对于混合动力车而言，在加速和减速时需要大电力交换，因此，高功率型的电池较为理想。反之，纯电动汽车因为只靠动力锂电池提供电能，因此更需要大容量的支持，插电式混合动力车则介于二者之间。由此可以得知：在高功率锂电池要求上，混合动力车>插电式混合动力车>纯电动汽车;而在大容量锂电池要求上恰好相反，纯电动汽车>插电式混合动力车>混合动力车。当然，这是在不同电动汽车内部的比较，从整体上来说，电动汽车用锂电池在容量和功率上的要求比便携终端高出若干倍，同时也要求更高的寿命和安全性，如果不这样则无法进入产业化阶段。

　　固定装置用途的大型储能设施对比电动汽车的性能要求也是提高了若干倍，单从安全性来说，对于大楼蓄电系统及家用蓄电系统而言，必须具备发生火灾时不会燃烧的“高”安全性能，而电动汽车和便携终端用锂电池显然不具备这种要求。固定装置用途的储能设施内部也可以划分出不同的主要诉求。对用于夜间储电白天放电的高峰期转换为代表的电网电力而言，要求电池具备大容量，如楼宇系统用储能设施锂电池。而对于光伏发电和风力发电来说，就必须使用对输出功率变化具有较高耐性的高功率电池，因为受自然因素影响极大，这两种发电装置输出功率变化较大。

　　随着锂电池向大型机器应用的过渡和转变，使得锂电池自身要解决根本问题日渐多起来，因而出现了结合锂离子电池与传统双层电容器优点的锂离子电容器，也有开发新型氧化还原液流电池的新技术处于同步研发阶段，未来锂电池的道路还很远。

4G手机及相关的网络、基站建设从去年开始在中国境内推行，并且付诸使用。人们之所以喜欢使用4G手机，是因为它可以支持更快的数据传输，表现在展示效果上，图像更清晰，接近电视;能够以100M(TD-LTE标准)速度下载，比目前的拨号上网快2000倍;上传速度20M，满足所有用户对于无线服务的要求。自HTC提供了全球第一台4G手机后，三星、摩托罗拉也相继推出自己的4G手机，但4G手机的推广速度并不能象其他电子产品推广速度一样快，原因就在于锂电池续航能力问题仍然是一个最大的问题。

　　4G手机在续航能力上突破难度极大的代表言论之一来自苹果，著名果粉约翰•格鲁伯就说，苹果公司为了保证锂电池寿命暂时不会在下一代iphone上使用4G网络。

　　对于这个问题好理解，更快、更好、更强大的网络服务必然耗电更多，做到续航能力和上网体验的综合平衡在现有电池技术条件下很难。从电池作为储电设备投入到应用以来，电池技术的改进都是倍其艰难。因为，首先，材料是既定的;其次，结构设计是既定的。也就是说，无论哪一种类型的电池，从一次电池中的碳性电池、碱性电池到二次电池中的镍镉/镍氢电池、锂离子电池，它们出生的原理是不可能改变的。

目前，一次电池基本没有改进的空间，二次电池中，锂离子电池可以通过掺杂和表面涂层技术来提高一部分能量密度，但由于材料的限制，提升空间总是有限的，这两种手段目前主要是用于电动汽车用动力锂电池。对于小型锂电池，如手机锂电池，还没有这方面的改进工艺。原因在于，手机用的是聚合物锂电池，而动力锂电池多用锰酸锂或者磷酸铁锂电池。

　　但是现在有一个问题，4G手机的推广是一个必然趋势，作为未来的一种综合性通讯信息工具，它必须要取得至少相对于PC、电视方面的优势才有胜出的理由。为此，4G标准也在探索中，目前已经开始启动的4G标准有中国移动的TD-LTE、联通的HSPA+和美国标准WIMAX。TD-LTE在国内应用较广，它的下载速度是国内最快的基于联通3G网络WCDMA的5倍到20倍。

　　于是，在4G手机应用上的矛盾出现：网速更快与使用时间更短。既然网速更快的目标是不容置疑的，那就只有改进锂电池以实现二者的平衡。显然，苹果iphone的所说的不使用4G网络的言论是不现实的，至少iphone会考虑在保持与现有产品相同续航能力的基础上应用4G网络。这里有两个方法，一种是将智能锂电池的体积做得更大一些，这样就可以获得大容量锂电池，另一种方法就是改进手机的智能芯片使其耗电量减小。当然，这两个方面都是权宜之计，或者是过渡政策，大容量锂电池的大体积使手机便携性能不那么明显，而所谓芯片的改进或基于功能的减少，或基于内部运作时转换率的提高(热量减少)，这种芯片改进显然是有极限的，而且也节约不了太多的容量消耗。

　　与大型工业锂电池的改进一样，现今4G手机锂电池的探索也有可能会演变出多种路线来，从材料上来改进或许是最基本有效的方式。