電池科學隸屬于電化學和材料科學范疇，電化學和材料科學又很大程度上是屬于實驗科學，目前很多高校和企業都能做。事實上，電池的基本原理并不復雜，還是初中課本上的氧化還原反應。

雖然電池系統的原理簡單，但是進一步的革命性突破卻很難。我們現在用的電池和90年代比起來差不太多。可以說，前20多年，電池技術基本沒有突破。那么，電池技術的發展為什么如此難以突破？如此高深莫測呢？讓我們從以下三個方面來探討：

一、新材料研發難

電池系統是一個復雜的多變量系統。拿鋰離子電池來說，找到適合的氧化還原反應，只是萬里長征走完了第一步，只說明能發生如此氧化還原反應的材料有可能作為電池正負極材料。但這種材料是否真正可行，受制于太多因素。

電池對材料的要求極其苛刻：

充電效率高

能量密度要高，能用最小的體積儲存最多的電量；如今鋰電池的能量密度已經頂到了天花板。它理論上的能量密度最高能達到600瓦時升，現在最先進的技術已經可以做到大約550瓦時升，但還是不夠人們使用；

安全性高

電池的安全性當然是非常重要的一點，在使用過程中不能一言不合就爆炸，還要能在實驗中淡定的面對科學家各種變態試驗；

使用壽命長

它的循環使用壽命要長，不能充個幾次電就報廢了，有些電池開始使用充放電還不錯，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；

環保材料

新材料必須要是環保材料，因為電池是廣泛應用于生活的方方面面，不能對環境產生污染；

成本低

如果電池成本太高，根本無法應用。除非用于特種、心臟起搏器及其他植入式醫療器械等領。最近有牛人開始用金子做正極，這種電池就算做出來，那也只有土豪才用的起。

二、無推導方法和數學模型

電池的發展依賴于電化學的研究進展。但在電化學領域，很多理論都非常不完善。到現在，電池行業還沒有理論的推導方法和數學模型，只能依靠龐大的試驗數據來尋找趨勢。

試驗面臨如下幾個問題：

實驗無理論推導

學的理論往往不管用，必須要經過大量的實驗來確定。經常拍拍腦袋想出一個看似可行的方案，但經過一番折騰后往往發現這個方案完全行不通。

實驗的重現性差

實驗中的細節非常多，不可能完全描述出來，數據準確性很難判斷。因此通常情況下文獻里的實驗都很難重復做出來。

實驗周期長

做出來一種電池后測得那些數據非常慢，比如電池循環曲線，一測就是半個月。半個月后發現不行又得重頭再來，折騰幾下時間就沒了。

三、輔助手段改良遇瓶頸

在還沒找到新材料之前，研發人員開始借助一些輔助手段來改良電池，有以下兩方面：

（1）超級電容：讓充電變得更快

超級電容如今在技術上算比較成熟，它是一種電源，性能介于傳統電容器和電池之間，可以反復充放電幾十萬次。目前寧波、上海等城市已經開始使用超級電容的公交車了。

超級電容公交車

超級電容最大的優點是充電速度快，等一個紅燈的時間就可以給公交車充滿電，充電的速度令人吃驚。那為什么沒有把它應用到智能手機和小汽車上呢？

1）超級電容的致命缺點是電池的體積大，比鋰電池要大很多，無法應用到手機上；

2）超級電容雖然充電快，但放電也快，目前在小汽車上還無法應用。

（2）無線充電：讓充電更方便

現在的無線充電主要運用電磁感應原理，手機和充電器上各有一個線圈，讓充電器通電帶電，再使用兩個線圈的相互作用來傳輸電流。

但它并不方便，因為充電時必須將充電器插在插座上，再將手機對準位置放在充電器上，手機才可以開始充電。這并不會比普通的充電要簡單。

總而言之，若要進一步提高電池性能，取得革命性突破，需要解決科學和工程領域內的一系列問題，涉及到材料學、無機化學、有機化學、物理、界面、表面、動力學、熱力學、工程機械加工、電子電路技術等交織在一起的諸多問題。

雖然電池技術最近十幾年來都沒有取得很大的進展，但在電池容量上，每年都會有5%～8%的進步。相信通過全球研究人員不斷地試錯和探索，今后十年，電池行業將會迎來新的發展機遇！