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鋰離子電池的發展歷程

1970年,埃克森公司的M.S.Whittingham用硫化鈦做正極材料,鋰金屬做負極材料,制成了第壹個鋰電池。鋰電池的正極材料為二氧化錳或亞硫酰氯,負極為鋰。電池組裝後,電池有電壓,不需要充電。鋰離子電池是由鋰電池發展而來的。比如過去相機用的紐扣電池,就屬於鋰電池。這種電池也可以充電,但是循環性能不好,充放電循環過程中容易形成鋰晶體,導致電池內部短路,所以壹般禁止給這種電池充電。

在1982中,伊利諾伊理工學院的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,並且這個過程是快速可逆的。與此同時,金屬鋰制成的鋰電池的安全隱患備受關註,於是人們試圖利用鋰離子嵌入石墨的特性來制作充電電池。貝爾實驗室成功試制出第壹個可用的鋰離子石墨電極。

1983 M.Thackeray,J.Goodenough等人發現錳尖晶石是壹種優異的正極材料,價格低廉,穩定性好,具有優異的導電性和鋰導電性。其分解溫度高,氧化程度遠低於鈷酸鋰。即使出現短路和過充,也能避免燃燒和爆炸的危險。

在1989中,A.Manthiram和J.Goodenough發現具有聚合陰離子的正電極將產生更高的電壓。

1992年,日本索尼公司發明了以碳材料為負極,以含鋰化合物為正極的鋰電池。在充放電過程中,沒有金屬鋰,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。隨後,鋰離子電池徹底改變了消費電子產品的面貌。這種以鈷酸鋰為正極材料的電池仍然是便攜式電子設備的主要電源。

1996 Padhi和Goodenough發現,具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸亞鐵鋰,比傳統的正極材料更安全,尤其耐高溫,其抗過充能力遠遠優於傳統的鋰離子電池材料。因此,它已成為大電流放電動力鋰電池的主流正極材料。

縱觀電池發展史,可以看到目前世界電池工業發展的三個特點。壹是綠色電池發展迅速,包括鋰離子電池和鎳氫電池。二是原電池改造成蓄電池,符合可持續發展戰略;第三,電池進壹步向小、輕、薄方向發展。商用充電電池中,鋰離子電池的比能量最高,尤其是聚合物鋰離子電池,可以實現充電電池的薄型化。正是因為鋰離子電池具有較高的體積比能量和質量比能量,可充電,無汙染,具有當前電池行業發展的三大特點,所以在發達國家增長迅速。電信和信息市場的發展,特別是手機和筆記本電腦的廣泛使用,為鋰離子電池帶來了市場機遇。聚合物鋰離子電池因其在安全方面的獨特優勢,將逐漸取代液體電解質鋰離子電池,成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽為“21世紀的電池”,將開辟電池新時代,發展前景十分樂觀。

2065438+2005年3月,日本夏普和京都大學教授田中恭共同研發成功了壹種使用壽命達70年的鋰離子電池。試制的長壽命鋰離子電池體積為8立方厘米,可充放電25000次。並且夏普表示,這款長壽命鋰離子電池在實際充放電65,438+0,000次後,性能依然穩定。

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