1，電池技術(shù)本身并不怎么高深莫測。基本原理還是當年伏打電池，也就是氧化還原反應(yīng)。翻開高中化學書把電化學章節(jié)復(fù)習一遍，就基本可以覆蓋80%以上的電池原理。高中化學書上介紹的Zn Cu原電池用的是氫離子，原理和現(xiàn)在鋰離子電池一樣，只是把正負極材料、電解液換換，氫離子再換成鋰離子罷了。

2，但是，原理簡單不等于性能可以很容易地提高。電池系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多變量系統(tǒng)。拿鋰離子電池來說，找到適合的氧化還原反應(yīng)，只是萬里長征走完了第一步，只說明能發(fā)生如此氧化還原反應(yīng)的材料有可能作為電池正負極材料，可以讓鋰離子在正負極間來回穿梭，從而實現(xiàn)充放電的目的。但這是否真正可行，卻受制于太多因素。

發(fā)生（嚴重的）副反應(yīng)不行，
效率太差不行，
穩(wěn)定性不好不行（因為這樣沒幾圈電池里的鋰都被無謂地消耗了，性能不會好）

循環(huán)穩(wěn)定性不好也不行，有些電池開始100圈充放電還不錯，但是慢慢地效率就越來越差，最后只能達到開始時的一半甚至更低。

安全性不好絕對不行，不用解釋

材料成本太高不行，衍生出工藝太復(fù)雜也不行，什么納米藝術(shù)啥的甭看你文章的影響因子有多高，能玩出什么花來，只要用成本這把刀一砍, 一刀就死。成本低，性能馬馬虎虎，可以說九死一生；成本太高，十死無生（除非用于軍事、心臟起搏器及其他植入式醫(yī)療器械等不太考慮成本的領(lǐng)域）。有某鋰空大牛最近開始用金子做正極，這種電池就算做出來了是專門供應(yīng)土豪的嗎？

充放電速率問題，由于鋰離子在電池中的擴散是一個動力學上的受制過程（也就是慢過程--請復(fù)習物理化學相關(guān)內(nèi)容）。所以原理上講不可能一味通過增大電流來提高充放電速率（這是現(xiàn)在很多號稱能快速充放電電池的手段）。加大電流，電池外做功回路（電子）電流密度增大，但電池內(nèi)部鋰離子的擴散由于比較慢，根本跟不上這個節(jié)奏，所以這樣的電子-離子運動的脫節(jié)必然導(dǎo)致性能的犧牲。一分鐘充電的電池當然可以做出來，但是性能可能只有3小時充電容量的1/4甚至更少，電池壽命就更慘不忍睹。這還沒有考慮大電流充放電帶來的巨大安全隱患——起火爆炸。

可能有人會問，為什么鋰離子擴散速率這么慢，因為鋰離子在電池內(nèi)的擴散不像電子在金屬導(dǎo)體中運動那么簡單飄逸，導(dǎo)帶和價帶重疊，自由電子運動那叫一個酸爽。鋰離子不是金屬導(dǎo)體中的電子，形象一點解釋，鋰離子從負極到正極的運動（即放電過程）是先從負極（固體）費勁吧唧地脫出，進入粘糊糊的有機液體（電解液）或有機高分子或其他固態(tài)電解質(zhì)中作擴散運動，鋰離子游過電解質(zhì)后上岸再進入固體--正極材料。這種固--液--固（或固--固--固）的反應(yīng)你可以想象有多慢，這還不算正負極之間的隔膜（多孔的絕緣高分子材料，浸滿電解液，只讓鋰離子過，以避免電池內(nèi)正負極接觸造成短路）。再者，鋰離子從負極到正極的運動要兩次穿過固液界面，多孔的隔膜、正負極表面也都有巨大的界面，而且這些表面的副反應(yīng)非常復(fù)雜，至使電池性能的下降更加雪上加霜。更不用說材料中的雜質(zhì)、制造加工時的缺陷，甚至電極片的纏繞、正負極接頭的焊接等工程技術(shù)問題都可能導(dǎo)致電池的一系列問題。

因此電池這個系統(tǒng)乍看起來原理簡單，但目前看來進一步提高性能，取得革命性突破非常困難。需要解決科學和工程領(lǐng)域內(nèi)的一系列問題，涉及到材料學、無機化學、有機化學、物理、表面、界面、熱力學、動力學、工程機械加工、電子電路技術(shù)等交織在一起的諸多問題。電池系統(tǒng)根本不能用摩爾定律來衡量，我們現(xiàn)在用的電池和1990年代比起來的差得并不太多，性能提高并不顯著；但集成電路和電腦的發(fā)展是一個什么速度大家有目共睹。你打開iPhone或 iPad一看就明白了，所有的主板電路越來越小，就薄薄的一條，其他空間被電池占去了一大半。蘋果最新的超薄Macbook air大家都看到了，那薄薄的殼下面就是幾層電池。這種尷尬估計還要持續(xù)很多年。由于電池的滯后，倒逼電腦行業(yè)的軟件、硬件工程師絞盡腦汁用各種計算機的軟硬件技術(shù)來節(jié)能調(diào)控省電，這不得不說是電池界的一種恥辱。

但是難度是巨大的——無論是移動電子產(chǎn)品、電動汽車乃至大規(guī)模儲能，大家對未來電池的要求都差不多--能量密度高，性能穩(wěn)定，安全可靠，壽命長，充電速度快，而且要便宜，環(huán)保。。。某種新材料或能滿足其中若干項，但滿足所有要求確實難度極高。做理論模擬的已經(jīng)把元素周期表和晶體數(shù)據(jù)庫翻了不知道多少遍了，把所有能合成出來的和幾乎合成不出來（不穩(wěn)定）的各種潛在目標列在一起一看，依然有這樣那樣的問題；而且用上述的諸多要求一卡，到最后發(fā)現(xiàn)甚至遠不如目前市場上的流行材料。相對于負極材料來說，正極材料更是瓶頸中的瓶頸。有忽悠者經(jīng)常忽悠一些新概念，比如鋰空氣，鎂電池，鋁電池，這些要么幾乎純扯淡（鋰空），要么需要從頭開始開創(chuàng)一個全新體系（如鎂電池），難度異常之大。電池研究是一門綜合學科，需要最起碼對材料學、無機化學，電化學，固體物理，工程技術(shù)以及各種表征分析手段（如XRD，XPS，磁性，中子衍射，紅外熱重核磁，乃至同步輻射相關(guān)的X射線分析技術(shù)），甚至理論計算都要有所了解或精通若干。需要有從最基本的化學合成到最終電池器件的組裝之動手能力。這些要求一個人幾乎不可能達到，需要大團隊的努力和合作。如此大投入還需要找到一個明智有前途的方向，否則就白搞了。比如IBM團隊花了好幾年時間研究鋰空，最后發(fā)現(xiàn)悲劇了，結(jié)果項目被砍掉。

另外，現(xiàn)在排名第一的那個回答最后明顯錯誤，基于已知或相似材料結(jié)構(gòu)計算、預(yù)測電池能量密度，容量，電壓（電量不是嚴格意義上的術(shù)語）根本不是什么難事。計算也不需要太長時間，而且理論計算值打個折扣后和實驗值也可以吻合。很多系統(tǒng)比如氧化物，磷酸鹽都算了很多，都有l(wèi)ibrary了。對于未知結(jié)構(gòu)，那屬于從頭模擬，人類現(xiàn)在當然沒有這個上帝視角的能力。只能慢慢摸索了。

另外，Vincent Fu的答案中（我）舉出的兩個例子都不靠譜。Envia是最著名的忽悠公司，忽悠了Steven Chu還有奧巴馬，不斷號稱有breakthrough, 細細一看均扯。南洋理工的那位還有石墨烯，也基本是扯。石墨烯現(xiàn)在啥都能用，標準狗皮膏藥，別的不說，起碼用作電池負極比較扯淡。

納米技術(shù)問題也很多，比如令人非常頭疼的密度問題。很多納米材料比表面巨大，振實密度低，這樣一來電池的體積能量密度就難以提高。比如用于電動車，電池重量重一點還好，反正車本來就要載重；但是如果電池的體積能量密度低，那么電池的體積就會變得巨大，怎么裝在車上？有些忽悠的專家，天天吹噓他們的納米材料做電池多么多么牛，其實他們報道的都是“超高”的質(zhì)量能量密度；體積能量密度要么選擇性不報道，要么扭扭捏捏報道了，數(shù)據(jù)慘不忍睹。我簡單算一下，如果這樣的納米材料做成電池裝在特斯拉上，那么這些電池會和集裝箱一樣大！而且納米材料還有其他諸多問題，比如制造工藝復(fù)雜、成本高、納米顆粒的毒性和致癌性（這個領(lǐng)域以前竟然沒人關(guān)注�。�、產(chǎn)品均一度差等。

最后說一點，電池技術(shù)只是一門儲能技術(shù)，是儲存能量的媒介。電池儲能的環(huán)保作用不應(yīng)該過分夸大。如果電能的主要來源還是高污染的化石燃料，那么電動車也只是把污染從大城市轉(zhuǎn)移了出去（當然大型電廠的排污控制當然會比汽車強很多）。而且電池本身并不環(huán)保低碳，生產(chǎn)電池所用的各種原料如正負極材料、銅箔，鋁箔，有機電解液，高分子，金屬/非金屬外殼等很多都需要高能耗、高污染的重工業(yè)來生產(chǎn)（最明顯的例子就是石墨，有誰去過石墨廠嗎？）。如果電能不是來自于低污染的可再生能源，電池的回收再利用沒有充分地做好，那么電池的環(huán)保效益會大大降低。

應(yīng)該考慮太陽能充電啊，只要有光線就能充電。

因為手機一直在發(fā)展。那些軟件硬件都在發(fā)展。特別是CPU驍龍功耗一直爭性能一直增加，功耗一直在增加，電池且增加不了。鋰離子電池已經(jīng)被挖掘到底了。現(xiàn)在我看只有石墨烯電池才能解決手機用電問題了。