鉅大LARGE | 點擊量：3062次 | 2019年01月09日
回顧鋰電池發(fā)展史
電池已成為生活必需品，小到手表，大到電動汽車，都有它的參與。至今為止，電池已有了200多年的歷史，一切歸功于意大利解剖學(xué)家伽伐尼，1780年的一天，他做青蛙大腿實驗時，發(fā)現(xiàn)了青蛙腿會抽搐，他稱之為“生物電”。
伽伐尼的青蛙實驗給了伏打——意大利一位物理學(xué)教授啟發(fā)，發(fā)明了“伏打電池”，原料是鋅片、銅片以及鹽水。然而，這種電池又會存在隨著時間的增長，電壓下降的現(xiàn)象。為了解決這一問題，1860年，法國的普朗泰發(fā)明出了鉛做電極的電池，當(dāng)電池因為使用了一段時間電壓下降時，可以通反向電流，使得電池電壓回升，這就是“蓄電池”。蓄電池不僅不方便搬運，命也比較短。短命蓄電池的終結(jié)者是發(fā)明大王愛迪生。他曾在電池的發(fā)展史上留下了重重的一筆，為了改善短命蓄電池，愛迪生致力于實驗合適的金屬材料，4萬多次實驗，幾千種材料。終于功夫不負(fù)有心人，1904年，愛迪生用氫氧化鈉代替硫酸，鎳、鐵代替鉛，制成了世界上第一個鎳鐵電池。
如今，電池家族擴(kuò)張了，使用方便價格低廉的干電池，能夠多次充電放電反復(fù)使用的蓄電池，還有各類的充電電池：鉛蓄電池、太陽能電池和鋰電池等等。
其中，電池界最受人青睞的莫過于“鋰系電池”，不同于鎳電池的低容量、記憶效應(yīng)、自放電現(xiàn)象以及環(huán)境污染問題，鋰系電池高能、環(huán)保，能量密度大、電壓較高、可長時間存放，這些優(yōu)勢讓它在最近幾十年發(fā)展迅猛，甚至成為時下手機(jī)行業(yè)唯一的源動力。
什么是鋰系電池？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰系電池是指電化學(xué)體系中含有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的電池。鋰原電池和鋰離子電池共同組成鋰系電池。鋰原電池里面含有純態(tài)的鋰金屬，是一次性使用、不能充電的電池。當(dāng)然，這種電池要求限制比較多，現(xiàn)在只有少數(shù)的國家在生產(chǎn)。如今，用的更多的是鋰離子電池。我們現(xiàn)在使用的手機(jī)和筆記本電腦用的都是鋰離子電池。鋰離子電池負(fù)極是用碳素材料做的，正極是用含鋰的化合物做的，注意，在化合物中，鋰不是以金屬鋰的形態(tài)存在，而是鋰離子。其充放電過程就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。
“氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖”相信大家對元素周期表都了然于胸，而金屬鋰外只有一個電子，很容易失去，因此化學(xué)性質(zhì)很是活潑。這就導(dǎo)致金屬鋰的保存、使用或是加工都比其他金屬要復(fù)雜得多。所以，很長時間以來，鋰電池都沒有得到應(yīng)用。
后來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋰電池漸漸也登上了舞臺。由于具有很高的能量密度。鋰離子電池的設(shè)計貫徹了全新的電池概念，一般來說，普通電池都是基于簡單的氧化還原反應(yīng)，而鋰離子電池除了氧化還原反應(yīng)以后，還基于電化學(xué)嵌入/脫嵌反應(yīng)。在兩極形成的電壓降驅(qū)動下，鋰離子會從電極材料的“空隙”中嵌入或是脫嵌。
1958年，哈里斯（Harris）提出了采用有機(jī)電解質(zhì)作為鋰金屬原電池的電解質(zhì)。1962年，波士頓召開的電化學(xué)學(xué)會冬季會議上，提出了“鋰非水電解質(zhì)體系”的設(shè)想，第一次把活潑金屬鋰引導(dǎo)電池設(shè)計中，這就是鋰電池的雛形。這個時期的鋰電池還沒有二次充電的能力，被稱作鋰一次電池或者鋰原電池。我們最熟悉的金屬鋰一次電池便是手表，計算器和電腦主板中經(jīng)常使用的紐扣電池，它是典型的鋰錳一次電池，但是這種電池只能用一次，不夠環(huán)保。
1972年，被稱為金屬鋰二次電池（負(fù)極是金屬鋰）的第一塊可以充電的鋰電池出現(xiàn)了。美國埃克森（Exxon）公司推出的首款可充電鋰電池就擁有可深度充放電1000次且每次循環(huán)的損失不超過0.05%的優(yōu)良性能。
這種擁有可重復(fù)充放電能力的鋰電池有一種安全隱患。在充電的過程中，鋰電極上的金屬沉積速度是不一樣的（由電極表面的凹凸不平造成），鋰金屬會在沉積的過程中形成樹枝狀的晶體。過度充電會后，電池的正負(fù)兩極會被金屬鋰晶枝連接起來形成短路，使電池大量放熱而起火甚至爆炸。1989年鋰/二氧化錳二次鋰電池的起火事故導(dǎo)致大多數(shù)企業(yè)停止了對此類電池的開發(fā)。
從1990年以來，正極材料、負(fù)極材料與電解質(zhì)的不斷革新帶動著可充放二次鋰電池的發(fā)展。
1980到1990年這段時間里，鋰離子電池開始出現(xiàn)并得到了快速發(fā)展。這種電池用嵌入式化合物取代了金屬鋰（安全性得到大幅提高），使鋰離子在充放電的過程中能在電池兩極搖擺，因此又被稱為“搖椅式電池”（Rocking Chair Battery，縮寫為RCB）。日本索尼公司率先獲得了這種電池的專利權(quán)，并將該技術(shù)重新命名為“Li-ion”。這個標(biāo)識可以在很多手機(jī)電池或者筆記本電池上找到。很多電子產(chǎn)品中提到的“鋰電池”實際上指的是鋰離子電池。
1995年，日本索尼公司發(fā)明了聚合物鋰電池，電解質(zhì)是凝膠的聚合物。1999年，聚合物鋰電池開始商品化。
鋰離子電池自從90年代初開發(fā)成功以來，由于其具有眾多優(yōu)點，已經(jīng)成為目前綜合性能最好的電池體系。鋰離子電池的產(chǎn)量和銷售額始終保持高速的增長，目前已經(jīng)在移動電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等得到了廣泛應(yīng)用。同時，隨著鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，目前電動汽車、航天和儲能等方面所需的大容量鋰離子電池開始發(fā)揮更大的作用。
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