鋰電池的由來以及以后的發(fā)展趨勢
鋰電池是20世紀(jì)開發(fā)成功的新型高能電池,能夠理解為含有鋰元素(包括金屬鋰、鋰合金、鋰離子、鋰聚合物)的電池,可分為鋰金屬電池(極少的生產(chǎn)和使用)和鋰離子電池(現(xiàn)今大量使用)。因其具有比能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、儲(chǔ)存壽命長等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中,如移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等,部分代替了傳統(tǒng)電池。
1970年代??松腗.S.Whittingham采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O資料,金屬鋰作為負(fù)極資料,制成鋰電池。
1980年,J. Goodenough 發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰能夠作為鋰離子電池正極資料。
1982年伊利諾伊理工大學(xué)(the Illinois InsTItute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)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(shí),采用金屬鋰制成的鋰電池,其安全隱患備受關(guān)注,因而人們嘗試?yán)娩囯x子嵌入石墨的特性制作充電電池??捎玫匿囯x子石墨電極由貝爾實(shí)驗(yàn)室試制成功。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極資料,具有賤價(jià)、穩(wěn)定和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠(yuǎn)低于鈷酸鋰,即使出現(xiàn)短路、過充電,也能夠避免了焚燒、爆炸的危險(xiǎn)。
1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。
1991年索尼公司發(fā)布商用鋰離子電池。隨后,鋰離子電池革新了消費(fèi)電子產(chǎn)品的面貌。
1996年P(guān)adhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽,如磷酸鋰鐵(LiFePO4),比傳統(tǒng)的正極資料更具優(yōu)越性,因而已成為當(dāng)前主流的正極資料。
后來,日本索尼公司發(fā)明了以炭資料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極的鋰電池,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這便是鋰離子電池。
20世紀(jì)90年代初,日本Sony能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司別離研制成功了新型的鋰離子蓄電池,不僅性能良好,而且對環(huán)境無污染。隨著信息技術(shù)、手持式機(jī)械和電動(dòng)汽車的迅猛發(fā)展,對高效能電源的需求急劇增長,鋰電池已成為目前發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域之一。