&i&&b&首先先直接回答问题：&/b&&/i&&br&&ul&&li&手机电池没充完就拔下来使用，不会影响电池寿命。但如果条件允许且不嫌麻烦，连着充电线使用会更有利于电池寿命。&/li&&li&电池没用完就充电，对电池寿命是有利的。相反的，如果每次电池电量都用到很低，甚至用光，对电池寿命的危害很大。&/li&&li&&b&&i&[日补充] &/i&&/b&原问题延伸出附加问题：“&b&边玩手机边充电好不好？&/b&”。由于比较关键，因此就放在问题开头作为补充，并提出保守策略。此补充感谢 &a data-hash=&38e9c586b25ac58cb3e38b87bc0e04ac& href=&///people/38e9c586b25ac58cb3e38b87bc0e04ac& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@邵枫& data-hovercard=&p$b$38e9c586b25ac58cb3e38b87bc0e04ac&&@邵枫&/a&提醒。&/li&&ul&&li&我最初的回答是：“好，因为此时玩手机使用的充电器的电，电池相当于在休息”。&/li&&li&但是，考虑到温度问题： 玩手机时CPU、屏幕发热；充电时电池发热；二者发热叠加可能使手机达到比单独玩游戏或单独充电更高的温度。而一般认为，过热是对电池寿命有损害的（1. 是否一定增强损害？存在争论。2. 损害机理是什么？假说很多，尚无定论。有机会再单开问题来讨论）。&/li&&li&因此，在边玩手机边充电时，要注意手机是否过热（决于手机的散热性能、CPU与屏幕的发热水平、应用程序的耗能水平等）。如果过热，建议采取保守措施降温（暂停充电、暂停运行大型程序、降低环境温度、增强空气对流等）。如果不过热，就放心地边玩边充电吧。&/li&&/ul&&/ul&&b&&i&然后是扩展阅读：&/i&&/b&&br&锂离子电池的衰退机理有很多，大体上可以分为滥用衰退与正常衰退两种。&br&滥用衰退是可以避免的，包括过充、过放、低温、大功率充放电、等等。对于手机的使用场景来说：&br&&ul&&li&过充：电子设备有电路保护，一般不会发生这种情况，因此用户也不必去担心。&/li&&li&过放：这是一个模糊的概念。大体上而言，尽量不要在电量20%以下使用手机，特别不要在5%电量以下使用手机，会对电池造成不可逆损伤。&/li&&li&低温：主要是指低温充电危害很大。电子设备一般也都有保护了（，ipad在低温下是充不进去电的），因此，用户也不必去担心。&/li&&li&大功率充放电：电子设备的放电，一般是比较温和的。就是一直玩游戏，手机也能撑个三四个小时，这最多就是0.2C放电，非常温和，用户也不必担心。充电呢，也是由充电器和电子设备的电路保护的，用户也不必担心。&/li&&/ul&正常衰退是不能避免的，主要影响因素是放电深度的积分与静置时的电量状态。&br&&ul&&li&放电深度积分：也可以称为放电循环次数，比如从100%放到50%，这就算是0.5个循环。意思就是说，平时用得越多，那么衰退越快。但手机买来就是用的嘛，能用就用。&/li&&li&静置时的电量状态：这一点在学术上有争议。主流观点是，电量越高则衰退越快。意思就是，100%的电池放一个月，与50%的电池放一个月，前者的容量衰退更大一些。&/li&&/ul&因此，推荐的使用习惯是什么呢？ 如下：&br&&ul&&li&&b&首先，避免滥用情况。&/b&除去电路保护的部分，用户需要注意的是，尽量不要把手机电量用到很低——随身带充电宝吧。&/li&&li&&b&其次，降低正常使用下的衰退。&/b&当然，该用的时候还是用，不能为了保护电池就不玩手机了吧？ 这里的建议是：没事儿就把充电线插到手机上充电。这样的话，手机会从外部取电，相当于减少了放电循环次数。&/li&&li&最后，&b&“最优”的使用习惯&/b&是：将手机电量维持在30%-50%的低电量状态，直到出门前2个小时，再充满到100%。这样就降低了“高电量状态下的静置时间”。——当然，这个策略对于手机等消费级电子设备是不适用的，付出与成本不成比例。但对于电动汽车来说，电池很大很贵，就值得开发出这样的智能充电器。事实上，很多机构正在做。&/li&&/ul&&b&&i&【日补充】&/i&&/b&&br&根据评论总结出了各位朋友的3个质疑：&br&&b&1. 苹果店or书上or专家说电池要每隔一段时间放光再充满，才能够保持寿命的啊！？&/b&&br&答： 苹果店or书上or专家应该说的是上一代充电电池，镍镉电池，有记忆效应。而锂离子电池，无论是在理论上还是实践中，至今从未观测到有任何记忆效应。因此，苹果店or书上or专家的这种说明，是没有依据的。(: 原文写的“镍氢电池”，经 &a data-hash=&32b5aebbf0a06d4b08b3& href=&///people/32b5aebbf0a06d4b08b3& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@余灰灰& data-hovercard=&p$b$32b5aebbf0a06d4b08b3&&@余灰灰&/a& 提醒，改为““镍镉电池”。原因是“镍氢电池”的记忆效应是存在争议的：&a href=&///?target=http%3A//emuch.net/html/0566.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&讨论下：镍氢电池究竟有没有记忆效应&i class=&icon-external&&&/i&&/a&)&br&&b&2. 插着充电线玩手机，那不是一边充电、一边放电，对电池的损耗更大吗？&/b&&br&答： 提出这个问题的朋友，是把电池想像成了“水库”模型。水库有进口、有出口，有可能进口在进水，而出口在出水。这种模型下，就有可能水面高度不变（电量不变），而实际上流量很大的情况。而电池寿命衰减是有关的，流量大不就是衰减快吗？ 这种想法的问题在于，电池不是水库，它没有两个口，只有一个口：这个口中，要么在充电，要么在放电，不会出现充放电同时发生的情况。&br&&b&3. 插着充电线玩手机，会爆炸吗？&/b&&br&答： 应该是存在插电玩手机爆炸的案例，但我不能辨别哪些是真新闻、哪些是假新闻。譬如网易手机频道，如果苹果不续费就会出现苹果手机爆炸，三星不续费就会出现三星手机爆炸的新闻。。。&br&试着分析了一下，边充电边玩手机，会使充电发热(源自于电池内阻，电能来自于充电线) 与用电发热(源自于CPU与屏幕，电能来自于充电线)的两种发热效应同时发生，温度会更高，从而有可能引发爆炸的风险（如果电池质量不合格）。&br&说到底，爆炸是电池安全问题，不是电池寿命问题，有些跑题了。&br&&br&&i&&b&【日第2次补充】&/b&&/i&&br&&a data-hash=&a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb& href=&///people/a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@戴伟杰& data-hovercard=&p$b$a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb&&@戴伟杰&/a& 质疑：“没用完的情况，如用到50%再充电和用到10%再充电，结果差异很大，第一种不利于电池寿命，第二种有利。”。&br&从质疑的角度来看，我理解并同意他想表达的意思，但实际上他的看法与本回答的结论并不矛盾。之所以 &a data-hash=&a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb& href=&///people/a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@戴伟杰& data-hovercard=&p$b$a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb&&@戴伟杰&/a& 会提出这样的质疑，主要是我觉得知乎与学术期刊是不一样的平台，受众的需求也是完全不一样的，因此在推导结论时跳过了一些繁琐的分析步骤。我觉得知乎上读者最需要的是类比的机理解释与直观的结论，如果长篇大论反而达不到传播知识的效果。&br&不过既然&a data-hash=&a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb& href=&///people/a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@戴伟杰& data-hovercard=&p$b$a082c6f65fab3d07c40bfa1ada0432cb&&@戴伟杰&/a& 质疑了。那么关于这个问题，我就彻底答一下，以做一了结。&br&&br&电池寿命衰减机理主要分为两种：&br&&ul&&li&&b&第一种为循环衰减&/b&。把电池想像成一个管状物，充电就是往上撸，放电就是往下撸。上下完整撸一次就是一个完整的循环，撸到一半就是半个循环，撸久了电池就坏掉了，这就是所谓的循环衰减。而循环衰减主要是充电衰减，就是发生在往上撸的时候。&br&&/li&&li&&b&第二种为静置衰减&/b&。也就是说，把电池静静地放在那里不撸，自己也是会坏掉的。坏掉的速度取决于手的位置，手的位置越高（电量越高），坏掉的就越快。&/li&&/ul&两种衰减速度的数量级是不同的。就手机电池来说，基本上每天都在撸，循环衰减对寿命的损害比静置衰减至少要大一个数量级。那么我们的策略是什么？ 根据马克思主义哲学抓主要矛盾的哲学常理，应该第一优先级做到尽量减少循环衰减，减少撸的深度与次数；其次才是减少静置衰减，即降低手的高度。&br&&br&讲述完以上原理之后，咱们在回过头来看看&b&“没用完的情况，如用到50%再充电和用到10%再充电&/b&&b&”&/b&的情况，想表达的意思应该是指&b&“10%下的静置衰减速度要慢于50%”。&/b&&br&对于大多数人使用手机的情景来说，当他面临 &b&“我是让手机电池处于50%电量状态，还是10%的电量状态”&/b&的抉择时，通常是处于以下几种情况：&br&&ul&&li&Case 1: “我现在手机电量50%，虽然充电线就在旁边，我还是决定用到10%再去充电”。——这相当于增加了循环衰减，而去减少静置衰减，是得不偿失的。虽然说，从50%往10%的往下撸放电是不衰减的，但放了的电肯定是要再充电撸回来的啊，是跑不掉的。&/li&&li&Case 2: &我现在手机电量10%，但暂时不充电，准备等出门前2小时再充电到50%或100%& —— 这种策略，在不增加循环衰减的速度下，的确是减少了静置衰减，会优化电池寿命。这种情况我在原回答的“最优”策略中也提到了。这种“最优”策略的实施依赖于“智能充电器”，而为了保护成本只有几十元的手机电池，去增加一个智能充电器，在成本上是不划算的，在市场上也是消费者不喜欢的。因此这种策略一般是不可行的。&/li&&li&Case 3: “我现在手机电量是100%，今天计划用电10%。我准备一口气用到10%，而不是先用到55%充电，再用到55%” ——诚然，“一口气用到10%”的策略，是比“先用到55%充电，再用到55%”要有优势的。但这种优势的代价就是放弃了中途充电的机会，而增加了把电用光的风险。这种策略的先决条件是&b&“我100%确定今天我只用90%的电，而不会更多”。&/b&其实这个问题可以类比电动汽车的里程焦虑问题(Range anxiety)，这是阻碍电动汽车普及的一大因素。对于普通手机消费者来说，这种策略一般是不可行的。&/li&&/ul&以上回答也许并不是无懈可击，不过就能够提出此问题的研究者来说，已经足以理解我想表达的意思了。因此：&br&&ul&&li&&b&本答案最前面直接给出的结论是不变的。&/b&&/li&&li&&b&后面只要不是非常致命的质疑，我就不详述回答了——那就违背了传播知识的本意。&/b&&/li&&/ul&&b&&b&相关回答：&/b&&br&&b&&a href=&/question//answer/& class=&internal&&为什么电动汽车电池不能精确显示剩余电量？ - 张抗抗的回答&/a&&br&&/b&&br&&a href=&/question//answer/& class=&internal&&有可能做出电动汽车用的充电宝吗？ - 张抗抗的回答&/a&&br&&a href=&/question//answer/& class=&internal&&OPPO声称的VOOC低压快速充电是什么原理？ - 张抗抗的回答&/a&&br&【日】&/b&&br&&b&测试一个新功能：&/b&&br&&b&如果这篇文章真的改变了您的生活习惯，请扫一扫下面这个二维码吧。&/b&&br&&b&目前扫码人数：2。&/b&&br&&b&【日】&/b&&br&&b&总扫码人数：9&/b&&br&&b&【日】&/b&&br&&b&总扫码人数：21&/b&&br&&b&今天不知道哪位大V点赞了，新增了40个赞，其中有10位扫码付款奖励了。&/b&&br&&b&这个大V的知乎朋友圈应该都是土豪，或是非常尊重知识的人。&/b&&br&&p&&a href=&///?target=http%3A///s/A2M8F5F& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&/s/A2M8F5F&/span&&span class=&invisible&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a& (二维码自动识别)&/p&
首先先直接回答问题： 手机电池没充完就拔下来使用，不会影响电池寿命。但如果条件允许且不嫌麻烦，连着充电线使用会更有利于电池寿命。电池没用完就充电，对电池寿命是有利的。相反的，如果每次电池电量都用到很低，甚至用光，对电池寿命的危害很大。[2015…
&b&电池是化学工业。&/b&&br&新材料的研发难度是知乎这群程序员根本无法想象的。&br&程序员们都活在完美的无熵世界里，邱奇和图灵命定了整个世界的法则。律法是存在的，而且是万能的，我们只需要跟从律法，就能得到想要的结果——如果它不对，一定是我的问题，找到改正就好。&br&&b&醒醒吧，真实世界远远比你们的小世界可怕，我们面对的是一片漆黑和死寂，我们不知道规则，不知道哪里是致命的陷阱：做材料研究的是在和上帝搏斗。&br&&/b&&br&做个不恰当的比喻：研发新材料的难度好比 &a data-hash=&2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& href=&///people/2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& class=&member_mention& data-tip=&p$t$2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& data-hovercard=&p$b$2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9&&@李阿玲&/a& 徒手写 TeX：&b&一次写出一个四万行的程序，各个部件耦合性极强且无法解耦，写完前无法预测结果，无法单元测试……&/b&啊不对，材料研究比 &a data-hash=&2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& href=&///people/2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& class=&member_mention& data-tip=&p$b$2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& data-hovercard=&p$b$2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9&&@李阿玲&/a& 更加令人绝望，因为 &a data-hash=&2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& href=&///people/2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& class=&member_mention& data-tip=&p$b$2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9& data-hovercard=&p$b$2ae8b3af01d40abc77ebeda7ecc350a9&&@李阿玲&/a& 好歹可以去 debug，材料的性质不对&b&无法 debug，只能改配方重新合成一份来 trial-and-error，错了不知道为什么，最后成功了也不知道为什么……&/b&因此真无怪乎有些人把材料科学比作「往下水道扔钱」。&br&有人问计算化学——很好，我们组就是做计算化学的，优化一个 30 原子的小分子结构需要两个小时；预测两个小分子的反应产物需要整整一天。我不认为地球上有一台超算能在人类可接受的时间内算出某个电池结构的电量。
电池是化学工业。 新材料的研发难度是知乎这群程序员根本无法想象的。 程序员们都活在完美的无熵世界里，邱奇和图灵命定了整个世界的法则。律法是存在的，而且是万能的，我们只需要跟从律法，就能得到想要的结果——如果它不对，一定是我的问题，找到改正就…
先吐槽一下新浪新闻，这种无节操媒体大家还是不要看了。新浪新闻 [0] 引用英国《每日邮报》[1]，《每日邮报》又是引用美国 NBC 新闻网的消息 [2]，内容我都不吐槽了，有兴趣自己去比较，就看标题吧：&br&&ul&&li&[2] 的标题是 “Teen's invention &b&&u&could&/u&&/b& charge your phone in 20 seconds”&br&&/li&&li&[1] 的标题是 “Teenager invents revolutionary device which has the &b&&u&potential&/u&&/b& to charge a cell phone within just 20 SECONDS”&/li&&li&[0] 的标题是《美国女生发明超级充电器 20秒&b&&u&便可&/u&&/b&充满一部手机》&/li&&/ul&请注意加粗强调的部分。不知道新浪的编辑是英文不好还是中文不好，这语义差很多好吧？这个发明目前还只具备这种可能性，到了新浪手上就已经变成现实了……难道穿越到未来去了？&br&&br&再来说这个发明本身。超级电容器 (supercapacitor) 不是这位小朋友发明的，而是对于一大类电容器的统称，详见 [3] 的介绍。所有的新闻网站都没提到这个发明的细节，搜到的唯一详细资料是一份 PDF 的项目介绍 [4]，里面提到两点：该小朋友发明的超级电容器是用的 H-TiO2 材料，&u&&b&比能&/b&&/u&【specific energy, 单位重量所包含的能量】为 20 Wh/kg。作为对比，手机使用的可充电锂离子电池的比能约为 100~265 Wh/kg [5]，常见的貌似是 140 Wh/kg 左右。换句话说，使用该小朋友的发明作为手机电池的话，需要使用现在七倍重量的的电池。[1] 里提到小姑娘的发明现在只够点个 LED 灯【都还没说能点多久！】，再加上其他量产的问题，这个发明离做成手机电池实际应用还有很长……很长……很长……很长……的路要走。看看电池技术的历史不难看出，美好未来还是很遥远的……&br&&br&然后就要吐槽一下小朋友的不厚道了。[4] 里面提到这个项目是在加州大学圣克鲁斯分校化学系的 Yat Li 博士的实验室里完成的。Li 博士的研究组 [6] 的主要方向是纳米材料，刚好今年他们发了一篇论文 [7] 是关于 H-TiO2 超级电容的，实验结果表明他们已经实现了比能为 59 Wh/kg 的超级电容器。对比 [4] 和 [7] 来看似乎是同样的技术，可是小姑娘的名字并没有出现在 [7] 的作者里面【作者全是中国人】。那唯一合理的解释似乎是小姑娘在 Li 博士的实验室用他们组的研究成果做了个暑期项目，然后拿去参赛并且获奖了……据说这种做法在美国的高中生里面似乎还蛮常见的，骗个奖好去申请好大学……我是不是又腹黑了……&br&&br&PS. Li 的研究组清一色的中国人，下面有图有真相。而 [7] 的资助方竟然包括中国自然科学基金和广东省自然科学基金……PS3. 经评论里 &a class=&member_mention& data-hash=&eaa115b19d5cfd6f9bd590fa6ed67238& href=&///people/eaa115b19d5cfd6f9bd590fa6ed67238& data-hovercard=&p$b$eaa115b19d5cfd6f9bd590fa6ed67238&&@hua ju&/a& 提醒才发现，原来 [7] 的第一、二、四、五、七作者的第一单位竟然是广州中山大学化学与化学工程学院，我老眼昏花竟然没看清楚母校实在该打，各位对不住了……&br&&br&PS2. 吐了半天槽，竟然忘了回答问题。20秒完成充电的原理是……因为它是个电容器，不是化学电池。电容器充电是物理过程【快】而非化学反应【慢】。&br&&br&&img src=&/fddc25ac14bb_b.jpg& data-rawwidth=&670& data-rawheight=&503& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&670& data-original=&/fddc25ac14bb_r.jpg&&&br&[0]:
&a href=&///?target=http%3A//.cn/w//.shtml& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&.cn/w/2013&/span&&span class=&invisible&&-05-20/.shtml&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[1]: &a href=&///?target=http%3A//www.dailymail.co.uk/news/article-2327021/Teenager-invents-revolutionary-device-charges-cell-phone-20-seconds.html& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&dailymail.co.uk/news/ar&/span&&span class=&invisible&&ticle-2327021/Teenager-invents-revolutionary-device-charges-cell-phone-20-seconds.html&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[2]: &a href=&///?target=http%3A///technology/teens-invention-could-charge-your-phone-20-seconds-1C9977955& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&/technology/&/span&&span class=&invisible&&teens-invention-could-charge-your-phone-20-seconds-1C9977955&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[3]: &a href=&///?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&en.wikipedia.org/wiki/S&/span&&span class=&invisible&&upercapacitor&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[4]: &a href=&///?target=http%3A//www.usc.edu/CSSF//History/2013/Projects/S0912.pdf& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&usc.edu/CSSF//History/2&/span&&span class=&invisible&&013/Projects/S0912.pdf&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[5]: &a href=&///?target=https%3A//en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&en.wikipedia.org/wiki/L&/span&&span class=&invisible&&ithium-ion_battery&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[6]: &a href=&///?target=http%3A//li.chemistry.ucsc.edu/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&li.chemistry.ucsc.edu/&/span&&span class=&invisible&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&br&[7]: &a href=&///?target=http%3A//research.pbsci.ucsc.edu/chemistry/li/publications/2013_AM_25_267_272.pdf& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&research.pbsci.ucsc.edu&/span&&span class=&invisible&&/chemistry/li/publications/2013_AM_25_267_272.pdf&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&i class=&icon-external&&&/i&&/a&
先吐槽一下新浪新闻，这种无节操媒体大家还是不要看了。新浪新闻 [0] 引用英国《每日邮报》[1]，《每日邮报》又是引用美国 NBC 新闻网的消息 [2]，内容我都不吐槽了，有兴趣自己去比较，就看标题吧： [2] 的标题是 “Teen's invention could charge your ph…
&p&谢没邀。&/p&&br&&p&本人对此项工作的看法是：&b&实验室中某领域的较大的进步，但是意义主要限于该领域内，而且想要工业实用化困难较多，短期内应用的希望不大&/b&。&/p&&br&&p&评论将主要分为两部分，第一部分针对新闻报道本身，第二部分针对文章中报道的工作。&/p&&br&&p&&b&另外，求知乎日报不要收录，谢谢。&/b&&/p&&br&&p&（PART I）&b&不负责任的记者，又一次写出了谣言式的新闻&/b&&/p&&br&&p&&中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电7秒续航35公里&/p&&p& 00:18 原标题：充电7秒钟、续航35公里：我国科学家成功研制石墨烯超强电池&/p&&p&上海12月18日电（记者王XX）18日，记者从中科院上海硅酸盐所获悉，该所科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有极佳的电化学储能特性，可用作电动车的“超强电池”：充电只需7秒钟，即可续航35公里。相关研究成果已于18日发表在世界顶级期刊《科学》上。&&br&&/p&&br&&br&&p&首先我想说的是，&b&（超级）电容（Supercapacitor）是电容，电池（Battery）是电池，它们根本不是一个东西，请不要无限制把它们混淆&/b&。电容反应速度快，因此功率性能好，但是能量密度远低于一般的电池。此文中的工作，可以把电容的能量密度提高到40Wh/kg（铅酸电池的程度）同时功率性能又不错，的确是不小一个进步了。&/p&&br&&p&&b&但是你要说它想取代现在的锂离子电池，呵呵。&/b&&/p&&br&&img src=&/8ea0cf1fb_b.png& data-rawwidth=&330& data-rawheight=&116& class=&content_image& width=&330&&&img src=&/5c91fb8eeac3f795f39b_b.jpg& data-rawwidth=&367& data-rawheight=&147& class=&content_image& width=&367&&&img src=&/b84fb16f3eca7d18c6db_b.png& data-rawwidth=&337& data-rawheight=&101& class=&content_image& width=&337&&&br&&br&&p&“超级电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点，现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域。如何让超级电容器兼具高功率、高能量，长期以来科学家并没有找到理想材料。&/p&&p&为破解这一难题，中科院上海硅酸盐所联合北京大学、美国宾夕法尼亚大学展开持续攻关。黄富强研究团队最终发现，石墨烯是超级电容器电极的最佳选择。”&/p&&br&&p&其实这里也说明白了，电容就是电容，不是电池。但是目前混动汽车上用的最多的还是锂电（不需举例）、铅酸（启停用）和镍氢（比如丰田Prius），&b&超级电容因为能量密度太低，一般还只是用作辅助功率吸收的用途，在汽车中相比于电池基本仍处于从属地位。&/b&&/p&&br&&p&我想请大家看看这篇文章，&b&里面通篇说用的材料是ordered mesoporous carbon (OMC)，有序介孔炭，没说是石墨烯，不知道为什么记者非要往石墨烯上靠&/b&。下图都是文章中截取的，请大家自行观看。&/p&&img src=&/6336bab3f371b57cbceceee399f2dce6_b.png& data-rawwidth=&363& data-rawheight=&120& class=&content_image& width=&363&&&img src=&/356c71bbc626ddb238c41c_b.png& data-rawwidth=&357& data-rawheight=&74& class=&content_image& width=&357&&&br&&p&而且本文中的graphene（石墨烯）出现的仅有几次，都只是graphene-like structure，&b&人家作者压根没说自己做的是石墨烯好吗？&/b&&/p&&br&&br&&p&“通过反复试验、设计、合成，黄富强研究团队发现，氮掺杂有序介孔石墨烯的性能表现最佳。不仅能实现高能量密度、高功率密度，而且还可以通过使用水基电解液，做到无毒、环保、价格低廉、安全可靠。”&/p&&br&&p&原文如下所示：其实人家作者也说了，OMC材料不太导电，得用氮掺杂来改性。要知道石墨烯整天被大家热炒，导电最好，强度最高，当然还有那个天下大谬的“最硬”。其实这也说明了一个问题，如果这OMC（有序介孔炭）真的是石墨烯的话，你这个材料不掺氮时不太导电又怎么解释呢？反正人家作者的确没说这是石墨烯啊，是你记者说的。&/p&&br&&img src=&/9b68fe88a7f844b3e5b0b_b.png& data-rawwidth=&426& data-rawheight=&129& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&426& data-original=&/9b68fe88a7f844b3e5b0b_r.png&&&br&&br&&p&“据介绍，该新型石墨烯超级电容器体积轻巧、不易燃也不易爆，可采用低成本制备，实现规模生产。因性能较铅酸、镍氢等电池有明显的竞争优势，且在快速充放方面又远远优于锂电池，因此该“超级电池”可广泛应用于现有混合电动汽车、大功率输出设备的更新换代。（完）”&/p&&br&&p&这次的文章中，总算报出了一个体积能量密度，数值比起同类产品来说是有突破的，使用水体系的电解液安全性不错也是事实。&b&可惜这个低成本制备，文章中并没有体现，从现在用工艺上看，和低成本恐怕是八杆子打不着&/b&，这个将主要在第二部分介绍。&/p&&p&相比铅酸和镍氢电池，光从账面性能来看，该电容已经有了很强的竞争力，因此如果不考虑成本和工业化难度的话，可能文章说的是对的。&/p&&br&&img src=&/ea65eb145100dcdb5fff7b_b.png& data-rawwidth=&395& data-rawheight=&207& class=&content_image& width=&395&&&img src=&/d8a7a0a70ac1454fb7cac_b.png& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&46& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&/d8a7a0a70ac1454fb7cac_r.png&&&p&小结：记者又一次混淆了电容和电池，并且成功的替原文作者把自己的材料说成了石墨烯，而且文章中就没有一处提到“充7秒跑35公里”，&b&是不知道这些记者是从哪里得来的数据，如何杜撰出的这些信息，一次又一次引起社会各界的兴奋与恐慌。&/b&&/p&&br&&p&包括前几天，那条钒电池的新闻，我就觉得搞笑了，液流电池几个化工大罐子，能用在汽车上背着到处跑么？这不笑话么，结果一条条新闻还生生说什么取代锂离子电池跑1000公里，还跟有那么回事一样。安安静静的做电站储能的美男子不好么……&/p&&br&&p&&b&因此我认为很多记者、媒体的科学素养急待加强，需要有更强的责任心。或者说，提高科学素养是我们国家，全民族都应该重视的一件任务&/b&。&/p&&br&&br&&br&&p&&b&(PART II)实验室中的性能突破，但说工业化还为时尚早&/b&&/p&&br&&p&本文在炭基材料超级电容器上，通过掺氮，使得有序介孔炭材料具有了电化学活性，具有赝电容的工作能力，而且在能量密度上达到了铅酸电池的41Wh/kg，功率更是保持了超级电容中一贯的优势。文章中详细的表征了该材料的电化学性能，在不同种电解液中的工作能力，反应机理等等，此处我也不一一详解了，总之，说它在超级电容领域，实现了突破，是不夸张的。&/p&&br&&p&但是说它想要实用化呢？我这里有几个问题。&/p&&br&&p&（1）成本&/p&&p&文章中使用的制备工艺1是典型的模板法：&/p&&img src=&/d65d8d6f6fa50f372d488b_b.png& data-rawwidth=&424& data-rawheight=&142& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&424& data-original=&/d65d8d6f6fa50f372d488b_r.png&&&p&用SiO2模板，然后CVD用CH4和NH3做碳氮源，长出材料，再用氢氟酸腐蚀掉模板，得到材料，不仅如此，之后还要用浓硝酸处理，提高氮含量。&/p&&br&&p&你知道这套工艺量产材料有多贵么？&/p&&p&你知道这套工艺量产材料有多贵么？&/p&&p&你知道这套工艺量产材料有多贵么？&/p&&p&重要的事情要说三遍。&/p&&br&&p&实际上，SiO2模板来产材料，产率一定不高，模板制备就有一定成本。然后CVD制备材料，如果你的材料是论重量而不是论面积来生产，那成本一定妥妥的是醉了的节奏；之后还要用剧毒的氢氟酸来腐蚀，危险的东西防护成本有多高大家想想，最后还有个浓硝酸处理，嗯……环评过起来一定很困难。&/p&&br&&p&&b&在这套技术在实验室里很普遍，做研究没有问题，但如果非说它明天就实用化，嗯，做梦呢……&/b&&/p&&br&&p&当然了，本文作者也说了他们还采用了相对更为经济(inexpensive)的工艺，大概就是不用模板了，直接做溶胶凝胶，然后再CVD合成。&/p&&br&&img src=&/31a3d131f4edeaf96407f_b.png& data-rawwidth=&428& data-rawheight=&149& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&428& data-original=&/31a3d131f4edeaf96407f_r.png&&&br&&p&问题还是：溶胶凝胶对于工业也不是什么便宜货，然后还是用CVD.....反正你成本上就是没竞争力。&/p&&br&&p&说到这里，很多人可能不服气，说笔者吃不到葡萄说葡萄酸，成本问题随着技术发展是可以解决的。&b&但是我想说的是，关键还是要看你的新技术要取代的旧体系是什么&/b&：如果是一个原有技术昂贵，那你的技术贵一点是比较好说的；但是如果取代的是现有的大规模生产的非常便宜的东西（这些各种碳系材料），即使你的新产品性能真的有飞跃，先老老实实算算经济账，然后再行动研发投资扩产什么的，也是绝对不是坑人的。&/p&&br&&p&（2）电极制备工艺&/p&&img src=&/e6fc08e07e58f7b6f9f54_b.png& data-rawwidth=&461& data-rawheight=&132& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&461& data-original=&/e6fc08e07e58f7b6f9f54_r.png&&&p&该文使用的工艺是把活性材料与可压缩的石墨烯泡沫（做集流体）挤压在一起，没加添加剂，制成的极片。&/p&&img src=&/9cbc10bd98aeeb7a224a54_b.png& data-rawwidth=&340& data-rawheight=&231& class=&content_image& width=&340&&&br&&p&可见使用的并不是传统的金属集流体。实际上，&b&3D石墨烯泡沫具有很大的比表面积，以及相应带来的良好的三维导电网络，用这样的集流体会给材料的性能带来很多加成&/b&，在这方面中科院金属所成会明院士组有不少工作可以参考。因此这里的一大问题就是：&b&为什么不用传统的集流体，而是使用了石墨烯泡沫来测试该材料的电性能？&/b&如果用传统集流体，测出的性能会不会更具有参考比较价值？&/p&&br&&p&（3）整体定位&/p&&p&虽然我们的记者朋友已经为该材料定了一个“充7秒跑35公里”的性，但是我觉得我们应该看看作者对于自己工作的展望。&/p&&br&&img src=&/072ea25a6324bcf38c2ca4db0190dc93_b.png& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&296& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&/072ea25a6324bcf38c2ca4db0190dc93_r.png&&&p&对于超级电容方面的应用，该作者意味深长地用了一个词，叫&b&potentially&/b&可以和电池来竞争。&/p&&p&所以作者也没说它一定要和电池短兵相接嘛，先做好电容领域中的老大其实是比较实际的。&/p&&p&而且最后这个可以与铅酸、镍氢匹敌的评价后，最后谈到锂离子，作者非常客观的用了一个词： &b&perhaps&/b&。&/p&&br&&p&至少我们可以这么认为，如果它想去取代锂离子，难度比前几种要大的多。&/p&&p&&b&所以其实作者对于该电容的定位其实非常清晰，不清晰的恐怕是新闻的制作人而已&/b&。&/p&&br&&br&&br&&p&（4）科研VS工业&/p&&p&其它几位朋友在这里也说了，实验室里做出来的东西往往要花很久才能工业化，而有些技术甚至受至于技术路线等因素，永远不可能工业化都没准。我从来不认为科研不重要，但是我觉得国家应该加大力度扶持那些可以中试化，有产业化前景的技术，这才是工业升级，做强中国制造的正路，因此我也很期待该项技术可以早些中试化，能够大批量做出高一致性、可靠性、成本和性能具有一定竞争力的产品。&/p&&br&&p&因此一切的一切将如何发展，让我们拭目以待吧。&/p&&br&&p&PS：充电7秒钟跑35公里，我是感觉这个数字算的很有趣，还是7的倍数呢……&/p&&p&好的，折合一秒钟跑5公里，如果是一般的家用电动轿车，一度电跑7~8公里，咱就按10公里算吧，1秒钟充电得要0.5度，1kWh=3600kWs &b&也就是功率达到1800kW，嗯，不烧了才怪&/b&……&/p&
谢没邀。 本人对此项工作的看法是：实验室中某领域的较大的进步，但是意义主要限于该领域内，而且想要工业实用化困难较多，短期内应用的希望不大。 评论将主要分为两部分，第一部分针对新闻报道本身，第二部分针对文章中报道的工作。 另外，求知乎日报不要…
&p&更新说明：&/p&&p&已经受不了某些媒体不经我允许各种截图转载我文章的行为了。&/p&&p&&b&再次声明：禁止转载，侵权必究！！&/b&&/p&&p&————————————————————————————————————&/p&&br&&p&谢不邀。&/p&&br&&p&唉。&/p&&p&唉。&/p&&p&唉。&/p&&p&石墨烯这个泡泡吹的太大了。&/p&&br&&p&我是个搞电池的，试着来回答一下楼主的问题吧。&/p&&br&&p&先上结论：石墨烯在别的方向用我不敢下结论，&b&在电池领域，尤其是锂电池方向用，做“石墨烯电池”，基本就属于扯蛋&/b&（在这里，不包括超级电容器和锂硫等新一点的电池，它们可能要乐观一些）。&/p&&p&首先我想问一下，&b&啥叫石墨烯电池？&/b&其实到现在也没什么严格的定义吧？不像锂离子，起码你维基百度一下都有。这玩意，说白了，就是在传统电池里面加点石墨烯进去，OK，好点的，把一个电极的材料全换成石墨烯（不过一克上千的价格，最后做成电池贵的一比，你会买么）。说来说去，99.99%的石墨烯电池几乎都是在传统的锂离子等电池里面添点石墨烯，然后就办了。所以，基本就不存在什么石墨烯电池，只存在“掺/用了石墨烯的锂离子电池/铅酸电池等”。&/p&&p&当然了，少数科研中也有少数的&b&真&/b&&b&﹒&/b&&b&全石墨烯型电池&/b&&b&/&/b&&b&电容器&/b&，不过对于石墨烯表面氧化状态等等的要求实在是太高了，更不用说全石墨烯的那高的吓人的成本。你们天天嫌电池贵，这玩意真上了，你们会用么？不过考虑到此，全石墨烯电池的链接也可以祭出一篇，有兴趣的可以自己研究：&/p&&p&&a href=&///?target=http%3A///srep//srep05278/full/srep05278.html%3FWT.ec_id%3DSREP-639-& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&All-graphene-battery: bridging the gap between supercapacitors and lithium ion batteries :
Scientific Reports :
Nature Publishing Group&i class=&icon-external&&&/i&&/a&&/p&&br&&p&所以说来说去，&b&我们讨论的仍然是石墨烯用在锂离子电池中有没有前途这样的一个问题。&/b&&/p&&br&&p&1、首先还是说说成本吧，虽然楼主也说先不考虑成本。在锂电池中应用，石墨烯主要起到的作用，&b&一是导电剂，二是可能做电极嵌锂材料&/b&。其实，这两点，&b&都是在和传统的导电碳&/b&&b&/&/b&&b&石墨竞争&/b&。&/p&&p&a、那么问题来了，你知道这俩玩意多便宜么？都是论吨卖的，论克卖的石墨烯哪天能降到这个价？现在锂电池用的各种材料，都是一吨几万十万左右的东西，而且天天承受着要求降价的压力，用石墨烯完全不现实。&/p&&p&b、就是石墨烯石墨烯比表面积这么大，分散什么的问题一大堆，电池厂调工艺还不累死，谁愿意上这个技术？石墨烯表面特性受化学状态影响巨大，批次稳定性，循环寿命等等都有很多问题，&b&怎么满足锂电池生产的一堆细致的要求&/b&？&/p&&p&c、 哪怕解决了以上问题，石墨烯做负极，理论上最多是石墨负极两倍的容量，首次效率低的吓人，性能受表面状态影响极大，&b&你给我一个不用硅用它的理由&/b&，硅的理论容量近石墨的10倍，石墨烯就是成本低了也玩不过人家。。。（&b&硅负极这两年各大电池厂已经上开了，松下的&/b&&b&4AH18650&/b&&b&就已经开始了使用&/b&），大家要是搜到了哪个&b&大电池&/b&厂（注意：大）用石墨烯做锂电池的具体信息，告诉我一声。&/p&&p&d、做导电剂的话，如果分散不好，白扯。而且碳家族物美价廉的材料多的很，为什么非要用死贵的石墨烯呢。而且还听说石墨烯一张大纸的这种状态&b&，会把锂离子扩散通道给堵死&/b&，这不是我说的，是宁波所的负责这块的人说的。&/p&&br&&br&&p&2、所以，基本也不存在什么石墨烯电池与传统设备的兼容性的问题，因为本来就是掺了点石墨烯的锂离子/铅酸电池，也不存在替代问题，因为这个技术压根就不靠谱。&/p&&br&&p&说点认真的，你可以搜搜三星，松下，LG等企业的美国专利，里面石墨烯的专利是很多，&b&不过大部分都布局在了柔性器件半导体显示屏等方面&/b&，电池只占少数。点开仔细看看，大多专利里石墨烯只出现个三四次，你知道什么意思吗？就是只说某个东西可以加点这玩意进去，&b&仅仅是提到，提到而已&/b&。松下的这方面的专利就更少的可怜了。&/p&&p&电池，松下就是一个标杆，人家的专利里，这方面的内容不能说没有，但是不多，有兴趣的可以搜搜美国专利局网站什么的。我相信松下18650电池的容量3.2-3.5-3.7-4.0Ah这样一点点涨，不能相信这种动不动100%以上的“突破”。谁在踏实做工作，人在做，天在看。&/p&&p&大家可能天天看到XX把电池在半分钟内充满的新闻。我想说的是，在实验室做出一个快充的小电池很容易，但是要让它走出实验室，工业化，中间需要解决的问题多了，可能十几个人几十人人忙一年，就是在调一个，注意，仅是一个参数或性能，而如果能成功了就阿弥陀佛了，失败的还有好多呢。再说到快充，对于汽车这样的东西来说，TESLA的半小时快充已经很极限，别再追求大电流，不安全。再说，汽车几千节电池和手机一节电池的快充根本不是一个量级的事情，无法放在一起讨论。&/p&&br&&p&另外，西班牙Graphenano和Cordoba合作的那个的石墨烯电池呢？&/p&&p&“1)储电量是目前市场最好产品的三倍。一个锂电池(以最先进的为准)的比能量数值为180wh/kg，而一个石墨烯电池的比能量则超过600wh/kg。2)用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。3)使用寿命长。其使用寿命是传统氢化电池的四倍，是锂电池的两倍。4)重量轻。石墨烯的特性使得电池的重量可以减少为传统电池的一半，这样可以提高装载该电池的机器的效率。 5)成本低。生产这种电池的公司表示，它的成本将比锂电池低77%。”&/p&&br&&p&这么说吧，这电池要是真这么好，为毛MODEL S不用？为毛日产LEAF不用？为毛BYD秦唐不用？为毛PRIUS不用？为毛VOLT不用？&/p&&p&宣称没用啊，我还可以宣称我娶了高圆圆，是世界首富呢，问题是你们信吗。。。。这条信息没什么用，&b&电池性能提高太多的新闻大都不可信，我想反驳都不知道从哪开始，因为槽点满满&/b&。至于他们和德国汽车企业合作嘛。。。&/p&&br&&img src=&/fcedec766e0a22350acf3087_b.jpg& data-rawwidth=&485& data-rawheight=&610& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&485& data-original=&/fcedec766e0a22350acf3087_r.jpg&&&img src=&/9f33ac35248faaee8e5c2c_b.jpg& data-rawwidth=&453& data-rawheight=&624& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&453& data-original=&/9f33ac35248faaee8e5c2c_r.jpg&&&br&&img src=&/71f8c7ccc40f59acb2c4_b.jpg& data-rawwidth=&455& data-rawheight=&630& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&455& data-original=&/71f8c7ccc40f59acb2c4_r.jpg&&&br&&br&&p&反正你是搜不出什么有意义的信息的。考虑到一般汽车企业对于新技术可靠性的严格的要求以及相对保守的态度，我认为这个信息基本不可信，最多也就是给人家送了个样而已。&/p&&br&&p&结语：对于很多事情，&b&大多数人&/b&&b&宁要虚假的希望，也不要残酷的真相&/b&。我从不拒绝想像力，这也是推动人类社会前进的重要动力，但是你不能指望这个东西万能，套进来就能推动一个行业的发展，要不然你用互X网思维给我做个电池试试？电池技术发展的确比较缓慢，这需要我们大家一起踏实把事情做好，&b&而不是天天指着满天飞的噱头来解决生活中的问题&/b&。&b&看看日本做电池的那种匠人精神，这永远是值得我们学习的。&/b&&/p&&br&&p&&b&--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------&/b&&/p&&br&&br&&p&PS：本人仅仅表达了对于石墨烯电池的观点，&b&并没有评价石墨烯在其它领域中的应用前景&/b&。其实我认为在新型柔性电池、器件、显示、催化剂方面，石墨烯可能是有前景的。但是电池方面嘛，不看好。嗯。&/p&
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&b&有用，没有那么大作用。&/b&&br&&br&南孚公司的工程师发表的论文&a href=&///?target=http%3A//ki.net/magazine/Article/JXGU.htm& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&LR6碱性电池底圈验电机的设计与开发&i class=&icon-external&&&/i&&/a&引言部分说到（这论文其他部分跟聚能环没关系了……）：&br&&blockquote&在碱性电池底部的封口处加上一片绝缘材料pp环,公司内部称之为底圈,对外称聚能环。它填充在电池正负极的间隙里,能有效防止电池在使用过程中因使用不当或其它原因引起的接触性短路。&br&&/blockquote&由此，聚能环就是一圈PP环，对于电池本身的容量显然不能有任何影响的。&br&可减少短路，就减少了能量作无用功，因此，电池可以用得久一些。&br&&br&所以，这环，不开源，只节流。效果肯定有，但是没有那么大。&br&&br&让我为“&b&公司内部称之为底圈&/b&”大笑一个小时，节操呢！工程师先生！！&br&这样的文章可以公开发表吗！！经过公司领导允许了吗！！&br&因此，&b&聚能环是叫给消费者听着玩儿的坑爹玩意嘛！&/b&&br&一节更比六节强……bangbangbang……&br&&( ￣^￣)(θ(θ☆( &_& )&br&万圣节快乐！&br&&br&&br& 补充&br&&b&底圈减少短路的相关解释：&/b&&br&腐蚀研究中，有一个叫做微区原电池（微电池）的概念，也叫腐蚀电池，这种电池是广泛存在的。材料放在电解液环境里，不同部分形成不同的稳定电势，就具有了一个电势差，分出了阴极和阳极，从而组成一个原电池，就会形成短路。&br&&br&这里的短路和宏观上把电池短路不是一回事。这种短路不仅是两种不同的材料，同一种材料内部成分和结构起伏都可以造成原电池；而这种短路由于正负极间的电势差非常小，一般的电解液的电阻又很大，虽说是短路，电流一般不大，不像宏观上的短路，电流可认为是无穷大；另外它也没有清晰的外部回路，它的外电路可以认为是电解液或材料本身，它根本不形成宏观可测的定向电流。&br&&br&大体上，上述论文中提到的接触性短路，应该是电池内部的微区电池，这种微区电池是广泛存在所有品牌的电池中，因此所有的品牌也都使用了底圈用以减少这种短路。可最终电池内部微区电池造成的腐蚀电流的大小仍有一些差别，这些差别将影响电池的使用寿命。南孚公司的电池技术积淀很深，如果感觉到了它家电池好用，其实是他们通过电池的整体设计，改善了电池结构和制造工艺，降低了电池内部的腐蚀、自放电的无用功损耗。和底圈的关系呢，还是那句话，有关系，但不大。&br&&br&如果感觉南孚电池就是不耐用，没关系哒，不用告诉我了。我跟这家公司，没有利益相关需要报备。╮(╯_╰)╭&br&&br&以上内容感谢 &a data-hash=&10b5e721ee0e5f3178bac& href=&///people/10b5e721ee0e5f3178bac& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@薛笺& data-tip=&p$b$10b5e721ee0e5f3178bac& data-hovercard=&p$b$10b5e721ee0e5f3178bac&&@薛笺&/a& 先生去年提醒我加上去，但是我没有加（是有多懒……）。&br&另外，一位不知道愿不愿意透漏姓名的 &a data-hash=&0c0ebabf80b& href=&///people/0c0ebabf80b& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@曾宪松& data-tip=&p$b$0c0ebabf80b& data-hovercard=&p$b$0c0ebabf80b&&@曾宪松&/a& 先生说，「其实就是南孚电池把它优于其他电池的技术带来的好处都归结到聚能环上来了。说真的，以广告的角度来讲这确实不错，“聚能环”可比解释一大堆技术优势容易让用户“理解”。」我们一起感受一下，我觉得他说得很好。
有用，没有那么大作用。 南孚公司的工程师发表的论文引言部分说到（这论文其他部分跟聚能环没关系了……）： 在碱性电池底部的封口处加上一片绝缘材料pp环,公司内部称之为底圈,对外称聚能环。它填充在电池正负极的间隙里,…
&p&谢邀。作为在一个研究所工作的工程师狗，终于有机会在自己的领域JJWW了。&/p&&br&&p&首先纠正一个概念，“&b&锂电&/b&”是我们一般说的&b&“锂离子电池”&/b&的简称，而你所说的“&b&铁电&/b&”，其实是使用磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池，它是“&b&锂电&/b&”的一种。&/p&&br&&p&OK，现在开始回答，先说&b&简单版通俗型摘要&/b&：&/p&&p&特斯拉使用的松下18650锂电池，以NCA为正极，并且设计了复杂的电池管理系统，从而尽可能保证和提高了电池工作的高效性与安全性。至于是否绝对的安全，这个无法回答，你如果想说自燃，我还想说汽油车夏天也自燃呢。&/p&&p&对于纯电动汽车（不考虑插电混动以及纯混，人家可以靠汽油开挂），我们最最纠结的是什么？&b&里程焦虑&/b&，就是开不远，因为电池的能存储的&b&能量密度&/b&太低，车&b&用电池成组后现在一般也就100~150Wh/kg的能量密度，汽油的这个数值大概是10000&/b&…所以哪怕你像乌龟一样背一车电池都不见得解决问题。大家天天吐槽电动汽车天天充电跑不远半路没电了怎么办，都是能量密度太低给害的。&/p&&p&现在电池技术的最大短板，就是能量密度太低，落后于摩尔定律无穷远。。。。。。别扯那些锂空什么的，即使它们能量密度也不够高，关键是离实用还远。。。。&/p&&p&所以至于为什么不采用磷酸铁锂电池，我想说，主要原因，应该是容量（Capacity单位是Ah）-以及&b&能量（Energy，即容量的Ah乘以电压，得到Wh）偏低&/b&（磷酸铁锂容量比三元低一点，电压还低，只有3.4V，所以乘出来的能量就更低了）。实际的汽车用电池组都是串并联组合出来的，需要用串联来提高电压，此时，单节单池的电压以及不同电池之间的容量一致性显得非常重要，&b&光说容量低是不严谨的&/b&。&/p&&p&本人的工作就是在国内某研究所做磷酸铁锂的某升级产品的研发，还同时乱看一些其它材料，锂电池和电动汽车的东西，所以在这里胡扯一下~~~~现在开始华丽地半学术地展开斯米达~~~&/p&&p&---------------------------------------------------我是华丽的分割线------------------------------------------------&/p&&p&要对比几种正极材料，我们就必须引入这个图，即五个重要性能判据：&/p&&img src=&/43e5b79d5ab1cb9d4cdd97_b.jpg& data-rawwidth=&576& data-rawheight=&562& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&576& data-original=&/43e5b79d5ab1cb9d4cdd97_r.jpg&&&br&&p&&b&Power功率，Life寿命，Cost成本，Safety安全，以及Energy能量&/b&。&/p&&p&对比的材料是NMC/NCA三元材料/NCA，LCO钴酸锂，LFP磷酸铁锂，LMO锰酸锂。NCA和NCM比较相近，算是材料中的近亲，因此在这里归为一类说。&/p&&p&LCO = LiCoO2 ,
layered, NMC = LiNixMnyCozO2 ,
NCA = LiNi1-y-zCoyAlzO2 , layered, LMO = LiMn2O4 spinel, LFP = LiFePO4 olivine&/p&&p&从这个图中，我们可以看出：&/p&&p&&b&LFP材料&/b&&/p&&p&&b&Energy能量最低&/b&（悲剧，容量低是一方面，3.4V的低电压才是问题，反面例子就是镍锰酸锂尖晶石，电压4.7V）。篇幅所限，就不在这里放充放电曲线了。&/p&&p&&b&Power功率一点也不低&/b&（在鄙研究所自制的中试级磷酸铁锂，5C可以做到130mAh/g滴（当然PHOSTECH的也可以。。。）。包碳+纳米化材料倍率性能还是很强大的！）。&/p&&p&&b&Life寿命和Safety安全性最优&/b&，这主要得益于该材料中聚阴离子PO43-&/p&的结合作用，使得氧结合的更好，与电解液的反应活性低，不像三元材料那样更容易出现一些产生氧气鼓泡等现象。寿命上，一般认为可以&4000次循环。&p&&b&Cost成本，磷酸铁锂还不错&/b&，成本上仅次于LMO锰酸锂材料（这个东西，空气烧，锰源又便宜），第二有竞争力。磷酸铁锂的原料，磷铁锂都比较便宜，但是做成纳米粉需要一些成本，热处理又要在惰性气氛下进行，种种工艺要求，导致该材料的成本（国产的大约10W/t）不像LMO那么低（6~7W/t），但是比起NMC（13W/t），LCO（更贵）还是便宜一些的。&/p&&p&原因：钴比镍贵（我国贫钴啊有没有），镍比锰铁要贵，用什么原料，有什么成本。&br&&/p&&br&&p&然后再对比分析以下NCM/NCA材料&/p&&br&&p&&b&能量最有优势&/b&（电动汽车就想跑远点，这个最重要）。此外随着高镍NCM材料的研发推出，这个材料的能量密度还能有进一步的提升&/p&&p&&b&功率还可以&/b&（其实也够用了，对于纯电动汽车，能量比功率特性更为重要，对于丰田Prius这种混动车，功率特性才更重要，但前提是能量不能太挫）&/p&&p&&b&寿命，也不错&/b&。之前的时候，三元材料可能寿命在1000次左右，但是近几年来随研发工作的进展，该材料的寿命已经可以达到2000周（好像标准是还能保持80%还是多少，记不清了），这就已经很可观了，比如你电动汽车，一天一充，一年365次，2000次够你6年了，好多人这时都打算换车啦。&/p&&p&&b&成本有点高&/b&（先承认这点），毕竟用了些镍钴金属，成本高点正常，但是这个材料至少比LCO钴酸锂便宜，所以以后在日常电子消费品领域，取代LCO材料还是比较有前途的。&/p&&p&&b&安全差（回应Arthur Wang的意见）&/b&，尤其是相对于磷酸铁锂而言，NCM/NCA材料充电时会往外冒氧气~~~，使用中出事的可能性也高于LFP材料&b&，三元材料电池安全性一直存在一些问题&/b&。&/p&&p&但是说到这里，电池里不只有正极材料，我们还可以通过电解液成分调节，隔膜优化（陶瓷隔膜神马）以及优化电池控制系统（冷却，安全防护）来减轻这个问题。虽然NCM/NCA材料的安全性一直算是个问题，但是还是有提高的空间和解决的办法的。说能完全解决安全问题的，我认为都是在耍流氓。电池控制系统，是尽可能提高安全度，不可能保证100%安全。&/p&&br&&p&&b&所以在此对比一下这两个材料，最重要的能量密度上NCM/NCA完胜，寿命上NCM/NCA不差，安全上NCM/NCA差些，但是不严重，功率不算太重要，两者都不错，成本上NCM/NCA高一点。&/b&&/p&&br&&p&但是在这里注意了：成本上NCM/NCA高，是&b&单位质量的成本
(rmb/kg)&/b&。考虑到单位质量的NCM/NCA&b&能量密度高(Wh/kg)&/b&，所以折合成&b&单位能量的成本的&/b&话(rmb/Wh)，NCM/NCA还更有优势一些，所以从单位材料的成本来单纯计算，结果可能是比较有欺骗性的。&/p&&br&&p&&b&说到这里，我忍不住要吐槽：你们天天嫌电动车贵，就是因为电池用的多，就是因为单位能量的成本(rmb/Wh)这个数太高，其实真的很难降啊，我们都快喝西北风了啊啊啊啊&/b&&/p&&br&&p&另外一点，就是磷酸铁锂放电平台太平，不好做电池控制系统啊，NCM/NCA这方面就要好些。&/p&&br&&p&不过作为一名磷酸铁锂研究狗，我也得为我们的材料说几句话：在追求安全性、倍率性的场合，磷酸铁锂电池还是有优势的，尤其是请天天吵着电动车、电池不安全的人多为我们磷酸铁锂投票~。此外磷酸铁锂不需要用镍钴这些玩意，对于国家资源安全是有所帮助的（好吧，其实也用不太多，不过这产业一旦大了用量也可观）；还有，磷酸铁锂材料毕竟寿命还是最好的，所以在某些要求时间的场合，它有优势（&b&比如有的电池便宜，但是寿命可能只是磷酸铁锂的一半不到，折合使用时间后成本就不一样了，我才不告诉你是LMO呢&/b&）&b&，大家要学会算账&/b&。在一些能量密度要求不是特别高的场合，磷酸铁锂还是有优势的，比如储能等新领域。当然，如果你对高电压磷酸锰铁锂材料有兴趣的话，我只想说四个字：请联系我~&/p&&br&&p&&b&所以，说来说去，为了让纯电动汽车跑的更远，能量密度更高的电池更受青睐。&/b&&/p&&br&&p&谢谢大家思密达~&/p&&p&参考文献：
The Current Move of Lithium Ion Batteries Towards the Next
Phase. Adv. Energy Mater. 2012,DOI: 10.1002/aenm.&/p&
谢邀。作为在一个研究所工作的工程师狗，终于有机会在自己的领域JJWW了。 首先纠正一个概念，“锂电”是我们一般说的“锂离子电池”的简称，而你所说的“铁电”，其实是使用磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池，它是“锂电”的一种。 OK，现在开始回答，先说简…
感谢邀请。 &br&&br&&b&1. 首先做一个概念上的厘清：层叠式电池 vs. 聚合物电池 vs. 袋装电池&/b&&br&问题里提到了“层叠式（聚合物）锂离子电池”，请注意层叠式(Laminated)电池与聚合物(Polymer)电池是两个不同的概念。所谓&u&聚合物电池&/u&是指内部含有聚合物或胶体电解质的电池，而传统的锂离子电池的电解质是溶解在液态电解液中的。所谓&u&层叠式电池&/u&是指内部电极片与隔膜是一层一层堆叠起来的，与之相对应的是卷绕式电池的卷绕电芯（18650电池就是卷绕式电池）。一般聚合物电池都采用层叠式结构，因此也可称为层叠式电池。但是，由于层叠式电池也可以采用液态电解液，因此层叠式锂离子电池也可能不是聚合物锂离子电池。实际上，大部分电动汽车用的层叠式动力电池（Nissan LEAF，GM Volt等）都是液态电解液。之所以会产生这种混淆，大概是因为层叠式电池与聚合物电池一般都是用铝塑膜封装的，我们也称之为&u&“袋装”（Pouch）电池&/u&。不过，袋装电池内部也有可能是卷绕式电芯。&br&聚合物电池现在似乎还没有应用在电动汽车上，我猜测主要原因可能是胶体电解质的导电性不太好，因此内阻较大。&br&&br&&b&2. Tesla为什么采用18650电池？&/b&&br&我在问题&a href=&/question//answer/& class=&internal&&Tesla 的电池管理系统 (BMS) 相比其他电动汽车有哪些优势？&/a&中提到过几个原因，在此展开论述。 &br&&br&a. 一致性&br&18650电池是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池，广泛应用在电子产品中，每年的出货量大约有几十亿节。多年来，日本厂商在18650电池的生产工艺上积累了大量的经验，使得产出的18650电池的一致性、安全性都达到了非常高的水准。 &br&在与美国一位电池界教授交流的过程中，他半戏谑地说过一番话：如果你从日本某厂商直接购买了同一批次的电池，然后用你的电池充放电测试仪器去同时测试它们，如果发现不同通道测出的放电曲线不一样，你应该怀疑你的设备而不是电池的一致性。&br&相比之下，层叠式锂离子电池远远没有成熟（参见&a href=&/question//answer/& class=&internal&&为什么电动车行业不推行标准化电池？&/a&），甚至连尺寸、大小、极耳位置等都不统一，电池厂商所具备的经验也很不足，电池的一致性达不到18650电池的水准。如果电池的一致性达不到要求，大量电池串、并联形成的电池组的管理将是一场梦魇。&br&总结来说，18650电池的单体容量小（一般不会超过3 Ah），所需的单体数量会很多（Roadster有6831节），但是一致性很好；层叠式电池的容量可以做得较大（30 Ah甚至40 Ah），单体数量可以降低，但是一致性差。 &br&Tesla不是一家电池厂商，它在电池生产技术方面不会有太多的积累，现阶段也很难投入大量的人力物力与电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。因此，在研发Roadster和Model S的时候，Tesla的唯一选择是从市场上去购买电池，自行开发电池系统。开发一套管理6000多节单体一致性很好的电池系统与开发一套200多节一致性很差的电池系统，相比之下，前者的技术难度应该更低一些。即使单体电池数目增多，但是如果这些电池的性能是可靠的，管理起来还是容易一些。 &br&对比另一款很成功的纯电动汽车，日产的LEAF，它采用的是层叠式锂离子电池。这是因为日产与NEC合作多年，在电池技术方面积累很深厚，在品质控制方面应该有相当的功力。LEAF的电池来自AESC，日产与NEC的合资公司。 &br&对比下美、日、中等不同地区的汽车厂商在开发电动汽车时与电池厂商的合纵连横是一件非常有意思的事情。 &br&&br&b. 成本&br&Tesla采用18650电池，就可以利用日本松下等厂商之前的生产线进行生产。在消费类电子产品所用18650电池竞争日趋激烈的情况下，我想松下等厂商是非常乐意与Tesla合作升级产品，将原有的生产线改良后用于生产动力电池。&br&另外，工业生产有一个规模效应，当生产产品的规模达到一个量级之后，成本会大大降低。一辆Tesla就需要上千节18650电池，因此单体的采购价格应该可以压得比较低。&br&&br&c. 散热能力&br&
层叠式电池的厚度薄、表面大，均热、散热能力都不错，因此日产的LEAF很大胆地采用了被动式热管理系统（其实就是不管理！），由空气的自然对流将热量带走。
LEAF的单体电池是这个样子的：&br&&img src=&/666ea366fae0566b1ccd_b.jpg& data-rawwidth=&261& data-rawheight=&135& class=&content_image& width=&261&&&br&由四节单体电池两并两串组成的电池模块是这个样子的： &br&&img src=&/35e29b216332eed9c2983_b.jpg& data-rawwidth=&306& data-rawheight=&148& class=&content_image& width=&306&&&br&由48个电池模块串联组成的电池组是这个样子的：&br&&img src=&/68bfd2fbab81f3a442ff8ef9e47d1749_b.jpg& data-rawwidth=&264& data-rawheight=&149& class=&content_image& width=&264&& 可以看到，电池组上没有任何的风扇、冷却液管道等热管理系统。大概这就是无招胜有招。
&br&&br&反过来看Tesla，18650电池的个头比较小，在正常充放电时单体电池内部的温差也不会太大。但是，6000多个单体电池的温度也应当保持在不超过5°C的范围内，这是一件非常困难的事情。但是，Tesla做到了。怎么做到的？参看&a href=&/question//answer/& class=&internal&&Tesla 的电池管理系统 (BMS) 相比其他电动汽车有哪些优势？&/a&&br&再放一张Tesla冷却系统的图，&br&&img src=&/f284cd6f2df8da1b3cd76bcfd6a6409e_b.jpg& data-rawwidth=&567& data-rawheight=&345& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&567& data-original=&/f284cd6f2df8da1b3cd76bcfd6a6409e_r.jpg&&这些管道是冷却液的流道，流道交叉布置的样子很像发动机的排气歧管，这是为了使得各路管道的流动阻力大致平衡。 &br&&br&总结来说，由于采用了小容量的18650电池，Tesla的热管理系统的复杂度是大大增加了的。也就是说，如果从散热能力方面考虑，使用小容量的18650电池不是最优选。&br&&br&d. 能量密度&br&谈到能量密度，就必须区分单体电池的能量密度与电池组的能量密度。&br&就单体电池的能量密度来看，18650电池是要高于层叠式锂离子电池。我这里查到的日产LEAF所用的33 Ah锂离子电池的能量密度是157 Wh/kg，GM Volt所用的层叠式电池的能量密度&u&约为&/u&150 Wh/kg；而Roadster所用的18650电池的能量密度&u&约为&/u&211 Wh/kg。（注：Roadster和Volt都没有查到原装电池数据，我是根据相同电池厂商生产的相同容量的电池的数据计算得到的）&br&但是，18650电池的管理系统更加复杂，由此额外增加的重量会使得电池组的能量密度远低于单体的能量密度。Roadster的电池组重量是450 kg，能量密度是118 Wh/kg，而LEAF电池组的重量是225 kg，能量密度是107 Wh/kg。在电池组层次，两者的能量密度已经不相上下。&br&Model S的设计应当比Roadster优秀得多，但是这方面的资料我还没有收集到太多，现在还没有办法做分析。&br&&br&e. 安全性&br&前面提到层叠式锂离子电池的各种优点，但它也有一些缺点。由于层叠式锂离子电池一般是采用铝塑膜封装的，而铝塑膜的厚度薄，机械强度差，在汽车发生碰撞等极端情况下，铝塑膜很容易发生破损导致安全事故产生。这也就解释了为什么日产要在4个单体组成的电池模块外面再加一个铝壳。&br&18650电池一般是钢壳，安全性更好；而且前面也提到随着18650电池生产工艺水平的的不断提高，安全性也在不断提高。&br&Tesla在应对这些18650电池可能出现的安全事故上，也倾注了很多心血。如果一个单体电池出现温度过高等异常情况，根据异常情况的恶劣程度，这枚电池或其所在的模组会断电以防止事故的蔓延。由于单体容量小，只要不发生蔓延，事故的严重程度将是较低的。&br&&br&我认为，Tesla当时采用18650电池，的确是最优选择。但是，随着Tesla在电池领域的经验不断积累，他们应该会尝试其他构型的电池。&br&&br&上面的内容包含了较多的个人猜测，如有不同意见，请讨论。
感谢邀请。 1. 首先做一个概念上的厘清：层叠式电池 vs. 聚合物电池 vs. 袋装电池 问题里提到了“层叠式（聚合物）锂离子电池”，请注意层叠式(Laminated)电池与聚合物(Polymer)电池是两个不同的概念。所谓聚合物电池是指内部含有聚合物或胶体电解质的电池…
铅酸电池之所以在启动电源领域占据统治地位而不被锂离子电池取代，自有其原因：&br&&br&&b&1 需求&/b&&br&目前锂离子电池主要应用在手机、平板电脑等3C类电子产品领域，在已经商业化的电池中具备最高的能量密度，但是仍然不能满足人们的需求，为什么？归结起来一句话，有限的空间内塞不进去更大的电芯。锂离子电池自1990年索尼公司商业化以来虽然在制造工艺和研发新材料方面不断进步，但是其反应机理和商业化的正负极材料（石墨和钴酸锂）基本没有发生本质的变化。所以相对于电子产品遵从摩尔定律的升级速度来说显然跟不上脚步，但是人们对3C产品的体积、重量又有着严格的要求，所以能够提供给电池的空间有限，故只能在续航上做出让步；&br&但是汽车则不同，他能够提供足够大的电池存放空间，虽然锂离子电池具有较高的能量密度，但是为了节省掉那一点点空间而更改全套的供电和用电系统，如 &a data-hash=&1ff0da82a20de95dce65& href=&///people/1ff0da82a20de95dce65& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@梁睿智& data-tip=&p$b$1ff0da82a20de95dce65& data-hovercard=&p$b$1ff0da82a20de95dce65&&@梁睿智&/a& 所言，这显然是一个费事耗力的事情，需要一系列的用电零部件配合；从成本上来说不划算，在空间成本和相关配套元件的更改成本选择上，汽车厂商更愿意选择前者，毕竟这么点空间相对整个汽车来说并不是多大的事情。&br&所以从需求程度上来说，厂商对启动电源更换为锂离子电池的意愿并不强烈。&br&&br&&b&2 性能&/b&&br&尽管大家都公认锂离子电池有一统江湖的趋势，但是至少在两个方面他是弱于铅酸电池的，而这两点在汽车启动电源上更是招招致命：低温性能和大电流性能。&br&首先说低温性能，铅酸电池在低温下的放电性能其实还是很不错的，在-10℃的温度下以10C倍率放电时，10V以上的电压保持时间能够大于90s，这足以应付中国绝大多数地区的恶劣环境；而锂离子电池的低温性能要差上许多，尤其是呼声最高的LiFePO4（磷酸铁锂）材料，其低温下的放电性能将会急剧衰减，在东北和西北地区很难实现实际应用，或者说距离实际应用还有很远的路要走。&br&其次是大电流特性，汽车在启动时的瞬间电流大都在200A以上，豪华轿车可能更高。就目前的锂离子电池正负极材料石墨和钴酸锂而言，二者都不属于高功率型的负极材料，在高倍率下性能急剧下降；而当前研究比较成熟的高功率型负极材料Li4Ti5O12（钛酸锂）和正极材料LiFePO4，他们自身又存在很大的硬伤，前者是胀气，后者则是批次性和低温性能差，二者都会导致电池性能的快速衰减，还有可能带来安全隐患。&br&&br&&b&3 安全性&/b&&br&启动电源使用在汽车上大都是固定在发动机舱的位置，且具有较高的密闭性，因此安全性对汽车来说至关重要，几百安的电流瞬间释放出来所带来的热量和潜在危险不言而喻。&br&铅酸电池的安全性在目前的电池系统里属于极高的等级，首先，大电流性能优异意味着电池不容易发生意外；其次，即便发生意外，正负极材料都是铅的化合物，而电解液还是硫酸溶液，三者都不易燃，只能是导致周围的零部件燃烧。&br&而锂离子电池的负极材料是石墨，碳材料的一种，易燃性就不需要多说了。电解液是酯类溶剂和锂盐，酯类溶剂不仅易燃而且还有极强的挥发性（实验室开关手套箱所带来的芳香气味大都拜它所赐），一旦大量放热或者在汽车碰撞时容易发生燃烧甚至爆炸，将事故推高一个等级，后果不堪设想。同时，还有一个重要的因素不可忽略，锂离子电池在大电流放电时容易在负极形成锂枝晶，刺穿隔膜导致电池内部短路进而爆炸，这在锂电界是一个共识。其实其他的问题还有很多，比如电池长期处于高荷电态（SOC）下带来的电极材料稳定性等也是一个较大的问题，目前关于其研究还不多，许多机理还不清楚，等等，锂离子电池的安全性问题太多了，在这里就不一一说明了。&br&&br&&b&4 成本&/b&&br&在成本上看，铅酸电池的成本毫无疑问是最低的，无论是电极材料，电解液还是装配环境要求等都远远低于锂离子电池。&br&就电极材料而言，锂离子电池电极材料大都需要复杂的工艺制备，且要经过一个高温热处理过程（石墨化温度大于2000度，正极材料也大都需要七八百度），成本大都在15-20w/吨以上，石墨可能会低一些；铅酸电池使用的氧化铅和硫酸铅相对来说成本会低很多。电解液的话锂离子电池使用多个酯类溶剂价格较高，而且对含水量有严格的要求，大都在几十个ppm以内，电解质盐六氟磷酸锂不仅贵而且还容易分解，造成危险，分解产物之一就是恐怖的HF，百度一下即可知道它的危害！而铅酸电池则是硫酸溶液，这个就不需要多说了吧。&br&&br&&b&5 环境&/b&&br&目前社会上的呼声大都说铅酸电池污染环境，锂离子电池对环境友好等，其实这是一个很大的误区，之前由于南方小铅酸电池厂太多不注意环保而大肆排放，而且加上国家想要缩减铅酸电池的规模，大力发展新能源，因此媒体的论调也有较强的针对性，实际并非如此。&br&目前铅酸电池相对于锂离子电池而言做得最好的部分就是回收机制。现在铅酸电池主要应用在电动自行车和启动电源领域，这两个领域都有很强的针对性，那就是用户在换电池时都回到专门的店里去更换，为什么？可以把旧电池折成钱买新的啊！根据我的观察，广大的县城乡镇电动自行车主基本都有这样的意识，汽车更不必说。这些废旧的电池基本都会再回到专门的铅板回收工厂进行二次处理重新制备电极材料。&br&锂离子电池你见过有专门的机构回收再用来制备电极材料吗？不好意思，我没见过。原因如下：第一，锂离子电池应用领域太广，这就决定了他的回收难度；第二，锂离子电池大都是小型的，平常大家手机或者mp3等不用了大都是直接扔了或者卖了，这些电池最后基本都躺在了垃圾桶里面，虽然锂离子电池里面重金属较少，只有正极材料含有钴金属，但是扛不住全世界这么大的用户体量啊，长期来看，这还是个问题，不过目前并没有机构很重视这个问题，国家应该在这个问题上会越来越重视的。&br&所以总的来看铅酸电池只要在制造过程中注意好相关的环保措施是没有问题的，因为在使用中都是密封免维护的，最终又会有相对应的回收机制。&br&&br&&b&6 总结&/b&&br&本人有幸去过国内的江森自控蓄电池公司上海和长兴工厂，感觉公司的保护机制做得非常到位，电池的制造自动化程度也很高；在汽车启动电源领域，国内最好的公司是风帆（保定）和骆驼（襄阳）。在电动自行车领域，国内最好的则是超威和天能（浙江长兴），根据在里面工作的同学的经验，大都在环保上做得很不错。&br&其实铅酸电池绝对算是化学电源界的一颗常青树，诞生至今已经有一百多年了，近年来虽然一直说要用锂离子电池来取代，但是我觉得在一些领域暂时是根本无法取代的，至少三五十年内是不可能的。大家要用发展的眼光看问题，铅酸电池的研究也一直在进步，目前在汽车启动电源领域依然是无敌的存在，锂离子电池还有很长的路要走，还年轻（25岁），哈哈，希望日后能有更高端的电池出现并取代之！
铅酸电池之所以在启动电源领域占据统治地位而不被锂离子电池取代，自有其原因： 1 需求 目前锂离子电池主要应用在手机、平板电脑等3C类电子产品领域，在已经商业化的电池中具备最高的能量密度，但是仍然不能满足人们的需求，为什么？归结起来一句话，有限的…
写在前面的话。&br&上了日报了，感觉好紧张。我再次申明，锂离子电池是一个复杂的体系，我在这里只是给出一个材料学角度的分析，也只是想让给各位知友一个启发，分析一个完全的体系问题不能单看一个条件，我的答案只涉及材料晶体学和动力学知识，感谢 &a data-hash=&e5b00381cceea70d4b833f0& href=&///people/e5b00381cceea70d4b833f0& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@Harylara Enicki& data-tip=&p$b$e5b00381cceea70d4b833f0& data-hovercard=&p$b$e5b00381cceea70d4b833f0&&@Harylara Enicki&/a& 和 &a data-hash=&d629cce268d8fe72fb3d1e8a34d9d87e& href=&///people/d629cce268d8fe72fb3d1e8a34d9d87e& class=&member_mention& data-editable=&true& data-title=&@mvjason& data-tip=&p$b$d629cce268d8fe72fb3d1e8a34d9d87e& data-hovercard=&p$b$d629cce268d8fe72fb3d1e8a34d9d87e&&@mvjason&/a& 的提醒，下面做出郑重说明：&br&1.要了解电源管理模块的童鞋，去看&a href=&/question//answer/& class=&internal&&手机电池没充完就拔下，电池没用完就充电会影响电池的寿命或容量吗？ - 知乎用户的回答&/a&这个答案；&br&2.要了解保养知识，去看&a href=&/question//answer/& class=&internal&&手机电池没充完就拔下，电池没用完就充电会影响电池的寿命或容量吗？ - lee peter 的回答&/a&的这个答案；&br&3.如果想看建议的话，去看&a href=&/question//answer/& class=&internal&&手机电池没充完就拔下，电池没用完就充电会影响电池的寿命或容量吗？ - 戴伟杰的回答&/a&的这个答案。&br&~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~&br&有很多知友没法把三大阶段跟电量值对应起来，我这里强行使用一个网站给出的数据和LiCoO2的一些理论参数来预设，不严谨，也请给位看官给出解决办法：&br&预充阶段，Ishort使用0.1C=27mA（钴酸锂理论比容量273.8mAh/g），占预充阶段的1/3，Iprecharge=0.2C=54mA，占预充阶段的2/3。预充阶段占总时间的1/6，预设完全充电时间为2小时。&br&恒流充电，电流Icur=1C=270mA，时间占总时间的1/3.4,&br&恒压阶段，电压值4.2V，电容数值没有，电流一般降到0.05C（13.5mA）停止，时间占总时间的11/20.4，在origin里面用积分算面积可以得到电量&br&所以可以算出，预充阶段占总电量的6%（5.6%），恒流阶段占56%，恒压阶段占38%。&br&&b&想看结论的知友请先看完第一张图表，了解三大阶段和其可能对应的充电电量范围和四种情况后，在下拉至结尾结论部分。&/b&&br&~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~&br&题主，你好。对于锂离子电池的寿命来说，这是一个囊括了材料学、晶体学、微观应力、电化学、高分子化学等多个二级甚至三级学科的命题范畴，而且是一个集理论、工程和经验于一身的复杂体系，尽管这些因素可能在某些问题上权重不一，但是只从一个方向或者角度去阐述问题是不够的，上面有人从电化学和电路知识方面进行了解析，我这里从材料、晶体和微观应力方面给出自己的看法，如有不对也请体谅：&br&&br&文献里基本都是半电池测试，研究的对象都是正极层状材料，在此先说明。&br&&br&首先，手机电池充电的三大阶段：预充、恒流充电和恒压充电。因此，将可能没有充满的情况分为以下4种：&br&&img src=&/7c983a6ba9ffd1e180c4a_b.png& data-rawwidth=&970& data-rawheight=&792& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&970& data-original=&/7c983a6ba9ffd1e180c4a_r.png&&&br&&br&1. 在第1种情况下拔出充电器应该是基本不会有人去做的，不必讨论。这个电流非常的小只是作为一个刺激或者激发效应，就算你想拔你的理智也不会允许，因为电量根本就充不进去多少！&br&&br&2. 在第2种情况下拔出充电器，这个对应于很多人碰到紧急情况的处理方式，比如在某个地方充电时间很短过后因为急事马上要离开的情形。注意，这个阶段是所谓的预充阶段，说好听一点叫做&b&“活化”&/b&，目的是为了使电极表面形成一层钝化或者保护膜,该层膜对锂离子电池的性能有重大影响，&b&活化的时间越长，&/b&传荷阻抗就会越小，&b&换言之就是电极的界面电化学活性（传递电子能力）得到充分的激发：&/b&&br&&img src=&/961bc293b657e8d5dcf96_b.png& data-rawwidth=&882& data-rawheight=&748& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&882& data-original=&/961bc293b657e8d5dcf96_r.png&&&br&K. M. Shaju, G. V. Subba Rao, and B. V. R. Chowdari, &b&Journal of The Electrochemical Society&/b&, 151 (2004)&br&Jianming Zheng, Ji-Guang Zhang and et al,
&b&Nano Letter&/b&, 14 (2014) &br&&br&从左图上面看，开始预充阶段的开路电位下的传荷阻抗非常大，约为310欧姆，右图所示为粒子表面的SEI（固体电解质）膜，这是一层保护性质的膜，只为锂离子穿梭。从黄色标记的文字我们可以读出，这么大的电阻是由于超低活性的表面覆盖膜导致的。而在充电的过程中，电池传荷阻抗的蹭蹭下降说明了这层钝化膜在电流的冲击作用下会被活化，这也是阻抗变小的原因。&br&&br&&b&预充阶段的作用就是活化电极表面的保护膜&/b&，使得锂离子脱出变得容易，如果你这时候拔出充电器，&b&可能&/b&会造成的影响是：&b&手机的正常功能都能使用，只是效率下降了不少&/b&，因为锂离子在放电回迁的过程还要遭遇之前没有活化完全的保护膜，其速度势必收到影响。&br&&br&3. 在第3种情况下拔出充电器，这个是不想充满电量状况中较多的一类。&br&这是大家所熟知的恒流充电阶段，在这个阶段，电池电压大幅上升，锂离子大量脱出，是充电的主力阶段。这里自己画了一副模拟图：&br&&img src=&/b37abf46cd9e4afcae13_b.png& data-rawwidth=&1379& data-rawheight=&883& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1379& data-original=&/b37abf46cd9e4afcae13_r.png&&土豆泥，&b&知乎&/b&，（2015）&br&&br&锂离子要脱出晶体的晶格，然后逃出电极内部，穿过电极表面和脱出钝化膜，游过电解液到达负极。而如果你在这个时候拔出充电器，很多的锂离子来不及反应，会有一部分就留在了晶格的内部的&b&中介位置，同时有一部分的过渡金属离子也会留在四面体间隙的位置上&/b&：&br&&img src=&/029ebac8d5b648aac7dabfc_b.png& data-rawwidth=&1553& data-rawheight=&925& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1553& data-original=&/029ebac8d5b648aac7dabfc_r.png&&M. Sathiya,
J-M. Tarascon and et al, &b&NATURE MATERIALS&/b&,14 (2015)&br&&br&这篇文章里用的过渡金属是Ru和Ti，这个也是一种层状材料，其迁移的本质和钴酸锂三元基本一致，这里不作赘述。上面所说的中介位置就是左上图标记的四面体间隙，正常情况下锂离子和过渡金属离子都呆在八面体位置。再看左下图，充电到4.0V开始，XPS（X射线光电子能谱）分析中显示Ti2p(3/2)的结合能在459.1eV位置，这个位置就是四面体间隙，这个时候就有15%的Ti离子呆在四面体间隙里面。右图是HAADF-STEM（高角环形暗场扫描投射电子显微镜）的型号和高分辨相图，在充电4.0V位置，信号图里面有绿色的峰状图，这个就是由于金属离子占据四面体间隙所导致的，而蓝色的峰状是锂离子占据八面体间隙所致，黄色的峰状是金属离子占据了八面体间隙所致，大家可以看到在充电4.0V位置，这个时候金属离子占据中介位置是很严重的！&b&如果这个时候停止恒流充电，那么会有过渡金属离子被锁在这些四面体位置！&/b&&br&而这种机制会导致一种很严重的现象：&b&电压衰减:&/b&&br&&img src=&/31e495b633eb18e0b37ea9eb_b.png& data-rawwidth=&1109& data-rawheight=&397& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1109& data-original=&/31e495b633eb18e0b37ea9eb_r.png&&上图左图就是一个比较明显的电压衰减现象，在放电过程中操作电位不断降低，右图可以看出来，在4.2V为充电截止电压的条件下，循环到20周后就已经有0.07V的电压衰减，到一百周以后就会有接近&b&0.35V&/b&的一个电压衰减，这个是一个很严重的电压降低现象，而电压的降低就会带来一个非常明显的问题——&b&电池质量比能量减少：&/b&&br&&br&&br&而在恒流充电阶段拔出充电器的另一个后果就是——&b&材料表面的晶体缺陷增多&/b&：&br&&img src=&/a0aee75df3c3ddff7d51_b.png& data-rawwidth=&849& data-rawheight=&906& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&849& data-original=&/a0aee75df3c3ddff7d51_r.png&&Chong-Heng Shen, Ling Huang and et al, &b&Journal of Materials Chemistry A&/b&, 3 (2015)&br&&br&看到上图的颗粒表面，在15nm的区间内遍布着两种晶体缺陷：&b&层错和位错&/b&。这两种叫做表面的微观应力，作用到晶格上就会有&b&晶型的转变&/b&，就如上图所示，局部范围内的晶格由层状的Rhombohedral转换为尖晶石结构的Cubic，这个对于&b&电池的安全和稳定性是比较危险的&/b&。&br&&br&而且，阳离子重排效应会带来电池的&b&比容量降低：&/b&&img src=&/9f16eb933fe52a3fbb259f_b.png& data-rawwidth=&621& data-rawheight=&486& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&621& data-original=&/9f16eb933fe52a3fbb259f_r.png&&Debasish Mohanty, Claus Daniel and et al, &b&Chem. Mater.&/b&, 26 (2014)&br&&br&这种容量衰减的直接后果就是，&b&手机的使用时间不断地缩短需要充电的次数不断地增加&/b&。&br&&br&4. 在第4种情况下拔出充电器，这个是不想充满电量状况中更多的一类。积累了足够的电量，很多兄弟耐心不下来地直接拔掉充电头。&br&恒压充电的原理是，当电压达到预定值时电流逐渐减小；当充电电流达到下降到接近零时，恒压充电结束。&br&它的作用是：&br&&blockquote&a.&b&逐渐减小在电池内阻上因充电电流而产生的附加电压；&/b&&br&b.使电压更加的稳定、大电流充电电压达到但并不饱和、所以要改用小电流使得电量达到饱和；&br&c. &b&限制副反应的产生，尽量避免对电池内部的结构产生影响；&/b&&br&d. 减小极化，使电化学反应从表面逐渐推进到固相颗粒内部。根据Tafel公式，超电势=a+b*ln i，可知电流越小，极化越低，超电势越低，所以电压越接近充电截止电压；&br&e. 防止副反应，电极反应是在电极/溶液界面进行的。不同粒子有不同的析出电位，如果不是采用恒电位充电，那么在充电末期，就会有新的离子参与电极界面的电子得失（反应）以维持电流回路。最典型的就是电池的析氢反应（？？？？？？），如果单纯考虑电池内阻，还会产生焦耳热；&br&f. 提高活性物质的利用率；&/blockquote&所以在恒压充电阶段，你也不想因为一时的不耐心导致电池可能出现以上的问题吧。&br&&br&&b&写给看结论的知友们：请先看完第一张图后&/b&&br&1.在第1种情况下拔出充电器，电量根本就充不进去多少；&br&2.在第2种情况下拔出充电器，锂离子在放电回迁的过程还要遭遇之前没有活化完全的保护膜，其速度势必收到影响，宏观上可能会&b&手机的正常功能都能使用，只是效率下降了不少；&/b&&br&&b&3.&/b&在第3种情况下拔出充电器，会慢性地给材料带来&b&电压衰减，从而导致&/b&&b&电池质量比能量减少&/b&。另外，&b&材料表面的晶体缺陷增多，&/b&作用到晶格上就会有&b&晶型的转变&/b&，这个对于&b&电池的安全和稳定性是比较危险的，&/b&并且由之所带来的&b&比容量降低&/b&&b&，可能的后果是&/b&&b&手机的使用时间不断地缩短需要充电的次数不断地增加。&/b&&br&4.在第4种情况下拔出充电器，&b&电池内阻上因充电电流而产生的附加电压得不到抑制，固液界面产生&/b&&b&副反应。&/b&&br&&br&&br&啰啰嗦嗦地说了这么多，并不是要反对之前的那些答案，也不是给大家带来负能量，而是想从不同的角度来告诉大家可能存在的问题，锂离子电池体系本就复杂，&b&商业化的材料可能并没有我们想象的那样不堪一击，但是如果在粗心的维护和损耗下，它们也会是比较脆弱的，你对它施加可能的不利影响还想要它给你正向的反馈几乎是不可能的，因为最为重要的一点，它们在电池中所体现的性能始终是跟着所处的电化学环境息息相关！！！&/b&&br&&br&有需要读参考文献的朋友，私信吧。&br&~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~}