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锂电池的发展历史

编辑:贝朗斯动力商城 发表时间:2019-07-11 浏览量: 27730

锂电池是20世纪开发成功的新型高能电池,应用多元化,为人类生活提供了更加便捷的能源,持续高效的能量,为工业、生活发展带来了更多延伸灵感,是人类发展史上最伟大的发明之一。1799年伏特发明电池,标志着化学电池二次电池的诞生。经过200多年的发展,化学电源的种类和数量不断增加,外形和设计不断更新,应用范围不断拓展,电池的世界精彩纷呈,化学电源己经成为现代生活不可缺少的动力源。特别是二次世界大战后.山于空间技术、移动通信、导弹、航空航天等领域的飞速发展,以及现代人们对能源危机、环境保护问题的日益关注。
高能量密度的二次电池研究和开发引起了人们广泛的兴趣.并正在取得重要进展。

锂电池可以理解为含有锂元素(包括金属锂、锂合金、锂离子、锂聚合物)的电池,可分为锂金属电池(极少的生产和使用)和锂离子电池(现今大量使用)。因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已广泛应用于军事和民用小型电器中,如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等,部分代替了传统电池,具有工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和无环境污染等突出的优点,是摄像机、移动电话、笔记本电脑、便携式测量仪等电子装置小型轻量化的理想电源.也是未来电动汽车用理想的轻型高能动力源.因而锂离子电池在现代电化学中备受关注。

锂电池的由来及发展

1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。

1980年,J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。

1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois InsTItute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。

锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,纽扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电。这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。

20世纪90年代初,日本Sony能源开发公司和加拿大Moli能源公司分别研制成功了新型的锂离子蓄电池,不仅性能良好,而且对环境无污染。随着信息技术、手持式机械和电动汽车的迅猛发展,对高效能电源的需求急剧增长,锂电池已成为目前发展最为迅速的领域之一。