磷酸铁锂电池安全性的瓶颈在于什么？

短期内基本没有革命性突破的可能，目前的技术无非是对现有的各种电极材料进行改性，开发出一种新材料并达到产业化非常困难，几年内不可能实现。

磷酸铁锂电池同样是锂离子电池一种，它的比容量相对较高，结构稳定，安全性好，放电曲线非常平滑，因此被认为是动力电池最热门的正极材料。然而它的缺点同样突出，低温性能很差，大电流放电性能不高。魅族的M8曾经采用过比亚迪的磷酸铁锂电池，经常有用户报告说冬天电池突然掉电至10%，被称为“电池门”，我怀疑这是磷酸铁锂在低温下性能大幅下降导致，比亚迪在这方面技术还不大成熟。

而且，磷酸铁锂材料本身安全性好，并不代表磷酸铁锂电池的安全性好。磷酸铁锂电池已经有过好几起燃烧爆炸的案例。目前电池安全性的瓶颈在负极，也就是石墨。

关于快充，上面提到MIT教授Ceder于2009年发表的那篇文章。这篇文章当时引起很大争议。07年投稿Nature，09年才发表，科学界看法不一。发表之后，锂电大牛，也是磷酸铁锂材料的发现者Goodenough老先生曾经提出14点予以批驳，其中大部分疑问是合理的。因此，我的观点是这一技术不可能商业化。而快充本身，过大的电流更容易导致电池内部电极结构遭到不可逆破坏，造成容量衰减。我认为，快充是以寿命换时间，不可取。

我们之前曾走访了国内几家电池／电源设备制造商和两家研究所，大家对于适用于消费电子的电池技术在未来几年的革命性技术突破均不抱乐观态度。

技术进步跟不上需求增长

首先，信息科技的发展日新月异，消费级的电子产品也频频迭代。随着手机集成CPU主板的升级的和机载应用的增加，大众对手机电池的容量需求越来越大。

欧洲知名研究机构法国Avicenne Energy曾对消费电子的电池需求市场做过调查，自1995年锂离子电池逐进入市场以来，全世界对电池的需求高达200000万兆瓦时。截止20年后，也就是2013年，这一需求已经翻倍。

同样，据市场研究公司Lux Research预测，到2020年，用于驱动电子设备的电池花费将高达266亿美元，比2014年大约增长了30%。

然而，美国加州高级电池初创企业恩维亚公司的联合创始人和业务开发主管迈克尔·辛库拉(MichaelSinkula)却发现自1995年至2007年电池所存储的能量才刚刚翻了一倍，更悲观的是恩维亚相信直到2021年大多数电池存储的能量可能都不会翻倍。

“元素周期表非常有限”

本质上，电池放电就是化学键的释放，属于电化学／材料学工业范畴。不同于电子设备，可以依赖摩尔定律将产品越做越小，电池的体积很大程度上决定了它所能存储的物质能量。锂电池的原理非常简单，就是正极、负极依赖于氧化还原反应，带电的锂离子在电解液中来回穿梭；然而锂电池系统却是一个非常复杂的系统，需要考虑到的因素方方面面。

电池的化学反应不像核反应能释放原子核的巨大能量，要想获得长久供电，只能不断探索新的正负极材料。目前，应用于消费电子的锂电池，在负极材料方面大多采用石墨材料，正极方面多是钴酸锂。

虽然前段时间由石墨烯技术取得突破的媒体报道，有望可以在负极材料方面取得重大成功，但石墨烯的价格奇高，电位也较高，储能效率也较低，而且SEI膜形成过程中存在大量不可逆容量，预锂化处理与制造难度大，商业应用目前几乎不可能。正极方面，最好的选择一直都是钴酸锂，容量高、循环性能好，只是钴酸锂较贵，但依旧可以使用三元的镍钴锰或者容量差一些的磷酸铁锂来替代。

在现有的材料中，正极的钴酸锂和负极的石墨是一对最佳拍档，想要获得性能更优的新材料，只能靠一次一次的试验去检测，并没有数学模型可以作预先的推导。所以，新的电池材料技术取得革命性进展靠的是上天的垂怜而不是人类理性的光辉，在电池正负极材料的探索方面，人类对于元素周期表的利用已接近极限。

其次，电池系统是一个复杂的多变量系统。即使找到更优的正负极材料搭档，可在商业化这项产品时，还需要考虑到充电放电循环过程中不能出现较严重的副反应？材料本身的稳定性是否有保证？循环稳定性是否优秀？安全性能不能得到保障？材料成本是否可以覆盖大多数普通用户的支付能力？充电放电的速率是否会有明显倒退？大功率放电时的安全性是否考虑到等等一些列问题。

替代性方案思考

所以，我们能否跳脱出传统电池工业的思维来思考新的替代方案呢？毕竟5G时代很快就会来临，届时高清影视、视频通话等等耗电更厉害的手机应用或许会给我们的手机电池容量造成更大压力。

超级电容和无线充电是目前研究比较活跃的用于替代传统电池的新方案，不过超级电容虽然在技术上比较成熟，可以反复充放电几十万次，而且充电速度特别快，但放电快、体积巨大等缺点几乎让它和消费电子无缘。