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鋰電池的發明者是誰

鉅大LARGE  |  點擊量:6214次  |  2018年05月11日  

摘要
“鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時,M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發展,現在鋰電池已經成為了主流。

        “鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時,M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發展,現在鋰電池已經成為了主流。鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰,并且是可以充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕a品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制,現在只有少數幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。


  鋰電池(LithiumCell)是指電化學有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的最基本電化學單位。鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰,并且是可以充電的??沙潆婋姵氐牡谖宕a品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制,現在只有少數的幾個國家的公司在生產這種鋰金屬電池。鋰電池最早期應用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低,放電電壓平緩等優點,使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓,更適合作集成電路電源。二氧化錳電池,就廣泛用于計算器,數碼相機、手表中。


  為了開發出性能更優異的品種,人們對各種材料進行了研究,從而制造出前所未有的產品。


  1992年Sony成功開發鋰離子電池。它的實用化,使人們的移動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設備的重量和體積大大減小。1、1970年代??松腗.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,制成首個鋰電池。


  2、1980年,J.Goodenough發現鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。


  3、1982年伊利諾伊理工大學(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,并且可逆。與此


  同時,采用金屬鋰制成的鋰電池,其安全隱患備受關注,因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。


  4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料,具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低于鈷酸鋰,即使出現短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。


  5、1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發現采用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。


  6、1991年索尼公司發布首個商用鋰離子電池。隨后,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。


  7、1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鋰鐵(LiFePO4),比傳統的正極材料更具優越性,因此已成為當前主流的正極材料。


  隨著數碼產品如手機、筆記本電腦等產品的廣泛使用,鋰離子電池以優異的性能在這類產品中得到廣泛應用,并在逐步向其他產品應用領域發展。1998年,天津電源研究所開始商業化生產鋰離子電池。習慣上,人們把鋰離子電池也稱為鋰電池,但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經成為了主流。


  鋰電池通常分兩大類:


  鋰金屬電池:鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。


  鋰離子電池:鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。


  雖然鋰金屬電池的能量密度高,理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩定而且不能充電,所以無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池由于具有反復充電的能力,被作為主要的動力電池發展。但因為其配合不同的元素,組成的正極材料在各方面性能差異很大,導致業內對正極材料路線的紛爭加大。


  碳負極材料


  已經實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。


  錫基負極材料


  錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態金屬錫的氧化物。沒有商業化產品。


  氮化物


  也沒有商業化產品。


  合金類


  包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金,也沒有商業化產品。


  納米級


  納米碳管、納米合金材料。


  納米氧化物


  目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年鋰電池新能源行業的市場發展最新動向,諸多公司已經開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統的石墨,錫氧化物,納米碳管里面,極大地提高鋰電池的充放電量和充放電次數。鋰電池通常有兩種外型:圓柱型和方型。電池內部采用螺旋繞制結構,用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰(或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等)


  及鋁箔組成的電流收集極。負極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內充有有機電解質溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件(部分圓柱式使用),以便電池在不正常狀態及輸出短路時保護電池不受損壞。


  單節鋰電池的電壓為3.7V(磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V),電池容量也不可能無限大,因此,常常將單節鋰電池進行串、并聯處理,以滿足不同場合的要求。


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