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锂离子电池的发展历史
文章来源:未知      发布者:admin


当今社会,锂离子电池已经成为我们生活中必不可缺的部分,平均每个人拥有好几块锂电池,不论是手机,还是笔记本电脑还是数码相机的舞台,也都少不了锂离子电池的身影。但大家真的对锂离子电池很熟悉吗?锂电池和锂离子电池是一回事吗?一次电池和二次电池又分别是什么含义,下面我们将具体介绍一下锂离子电池的发展以让我们对朝夕相伴我们的锂离子电池有一个更加清晰的认识。

首先,锂电池是如何站在众多电池的肩膀上发展起来的。世界上第一个电池是由意大利人伏打发明的,伏打电堆,跟原电池差不多,世界上第一个可充电电池法国人普兰特发明的铅酸蓄电池,随后还有镍镉镍氢电池,直到1991年锂离子电池问世并商业化生产,锂离子电池以容量大,电压高,循环性能好等优越性能在众电池中脱颖而出,成为最理想最有前途的电池,但锂电池的发展也并不是一翻风顺,它经历了由金属锂电池发展到锂离子电池的过程。金属锂电池,是指直接由金属锂参与的电池,而锂离子电池中就没有金属锂了而是锂的化合物。其中金属锂电池又包括锂一次电池和锂二次电池,而锂离子电池只有二次电池。一次电池是不能充电的电池,二次电池则可以充电。


图1 锂离子电池原理图

我们最熟悉的金属锂一次电池便是手表,计算器和电脑主板中经常使用的纽扣电池,它是典型的锂锰一次电池,但是这种电池只能用一次,不够环保。自然要发展可以循环使用的二次电池,锂二次电池曾经在很长的一段时间内研究的都非常热门,但至今以金属锂为负极的二次电池都没有投入生产,这是为什么呢?关键是安全问题。首先看一下锂二次电池的工作原理。放电过程与前面相同,充电时过程相反,外电路给负极提供了很多电子,锂离子在负极获得电子而析出,问题就出在金属锂析出的过程发生了枝晶偏析,即形成了树枝状的晶体,等树枝长的足够大便从正极连到了负极,发生了短路,锂电池便要发生爆炸。所以此时锂二次电池的发展便遇到了巨大的瓶颈。研究人员不得不去寻找一种能够吸收金属锂防止枝晶偏析的物质来代替锂做负极,这个伟大的想法源于1981年bell实验室,而他们找的这种物质也是我们再熟悉不过石墨。大家都知道,石墨具有层状结构,层间距是0.355nm,而锂离子只有0.7个埃,所以很容易插入石墨中,形成组成为C6Li的石墨层间化合物,这样就避免了充电过程中锂的枝晶偏析问题,成功解决了二次电池的安全性问题,直接导致了锂离子电池的产生。经过研究人员不断的努力便得到了我们现在使用的商业化锂离子电池。





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