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鋰離子電池的發展歷史

鉅大LARGE  |  點擊量:267次  |  2020年09月14日  

摘要
當今社會,鋰離子電池已經成為我們生活中必不可缺的部分,平均每個人擁有好幾塊鋰電池,不論是手機,還是筆記本電腦還是數碼相機的舞臺,也都少不了鋰離子電池的身影。但大家真的對鋰離子電池很熟悉嗎?鋰電池和鋰離子電池是一回事嗎?一次電池和二次電池又分別是什么含義,下面我們將具體介紹一下鋰離子電池的發展以讓我們對朝夕相伴我們的鋰離子電池有一個更加清晰的認識。

當今社會,鋰離子電池已經成為我們生活中必不可缺的部分,平均每個人擁有好幾塊鋰電池,不論是手機,還是筆記本電腦還是數碼相機的舞臺,也都少不了鋰離子電池的身影。但大家真的對鋰離子電池很熟悉嗎?鋰電池和鋰離子電池是一回事嗎?一次電池和二次電池又分別是什么含義,下面我們將具體介紹一下鋰離子電池的發展以讓我們對朝夕相伴我們的鋰離子電池有一個更加清晰的認識。


首先,鋰電池是如何站在眾多電池的肩膀上發展起來的。世界上第一個電池是由意大利人伏打發明的,伏打電堆,跟原電池差不多,世界上第一個可充電電池法國人普蘭特發明的鉛酸蓄電池,隨后還有鎳鎘鎳氫電池,直到1991年鋰離子電池問世并商業化生產,鋰離子電池以容量大,電壓高,循環性能好等優越性能在眾電池中脫穎而出,成為最理想最有前途的電池,但鋰電池的發展也并不是一翻風順,它經歷了由金屬鋰電池發展到鋰離子電池的過程。金屬鋰電池,是指直接由金屬鋰參與的電池,而鋰離子電池中就沒有金屬鋰了而是鋰的化合物。其中金屬鋰電池又包括鋰一次電池和鋰二次電池,而鋰離子電池只有二次電池。一次電池是不能充電的電池,二次電池則可以充電。


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,不夠環保。自然要發展可以循環使用的二次電池,鋰二次電池曾經在很長的一段時間內研究的都非常熱門,但至今以金屬鋰為負極的二次電池都沒有投入生產,這是為什么呢?關鍵是安全問題。首先看一下鋰二次電池的工作原理。放電過程與前面相同,充電時過程相反,外電路給負極提供了很多電子,鋰離子在負極獲得電子而析出,問題就出在金屬鋰析出的過程發生了枝晶偏析,即形成了樹枝狀的晶體,等樹枝長的足夠大便從正極連到了負極,發生了短路,鋰電池便要發生爆炸。所以此時鋰二次電池的發展便遇到了巨大的瓶頸。研究人員不得不去尋找一種能夠吸收金屬鋰防止枝晶偏析的物質來代替鋰做負極,這個偉大的想法源于1981年bell實驗室,而他們找的這種物質也是我們再熟悉不過石墨。大家都知道,石墨具有層狀結構,層間距是0.355nm,而鋰離子只有0.7個埃,所以很容易插入石墨中,形成組成為C6Li的石墨層間化合物,這樣就避免了充電過程中鋰的枝晶偏析問題,成功解決了二次電池的安全性問題,直接導致了鋰離子電池的產生。經過研究人員不斷的努力便得到了我們現在使用的商業化鋰離子電池。


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