钜大LARGE | 点击量：701次 | 2021年04月30日
锂离子电池开始一路狂奔，走近动力锂电池
文／陈根
1800年，意大利物理学家亚历山德罗·伏特发明了人类历史上的第一个电池——伏特堆。这一用锌片（阳极）和铜片（阴极）以及浸湿盐水的纸片（电解液）制成的最初的电池，证明了电的人为制造可能性。
自此，电池作为能够供应持续而稳定电流的装置，经历了200余年的发展，不断满足人们对电力灵活运用的需求。
近年来，随着对可再生能源利用的巨大需求和对环境污染问题的日益关注，以锂离子电池为代表的二次电池（可充电电池或蓄电池）——这种能够将其他形式能量转换成的电能，并预先以化学能的形式存储下来的储能技术，持续革新着能源系统。
锂离子电池的成长从另一个侧面昭示着社会的进步。事实上，不论是手机、电脑、相机，还是电动汽车，都是基于锂离子电池技术的成熟才得到快速的发展。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
锂离子电池的诞生
电池有正负两极。正极也就是阴极，常用较为稳定的材料制作，而负极也就是阳极，常用“活性较高”的金属材料制作。正负极通过电解质进行隔离，并将电能以化学能的形式储存于两极之中。
两极之间发生的化学反应出现离子和电子，离子在电池内部传递，并逼迫电子在电池外部传递，形成回路，从而出现电能。
20世纪70年代，美国爆发石油危机，加上特种、特种、医药等领域对电源的新的要求，推动了可充电电池来储存可再生清洁能源的探索。
在所有金属中，锂的比重极小、电极电势极低。也就是说，理论上，锂离子电池体系能获得最大的能量密度。因此，锂顺理成章地进入了电池设计者的视野。
但是由于锂活性的过高，所以遇到水或者空气都可能发生剧烈反应以至于燃烧和爆炸，因此如何“驯服”锂成为了电池发展的关键。此外，锂在室温下容易与水反应，假如要让锂金属应用在电池体系中，非水电解质的引入非常关键。
1958年，Harris提出采用有机电解质作为金属原电池的电解质。1962年，来自美国军方LockheedMissile和SpaceCo．的ChiltonJr．和Cook提出“锂非水电解质体系”的设想。
Chilton和Cook设计了一种新型的电池使用锂金属作为负极，Ag，Cu，Ni等卤化物作为正极，低熔点金属盐LiC1－AlCl3溶解在丙烯碳酸酯中作为电解液。尽管该电池存在的诸多问题使它停留在概念上，未能实现商品化，但Chilton和Cook的工作还是开启了锂离子电池研究的序幕。
1970年，日本松下电器公司与美国军方几乎同时独立合成出新型正极材料——碳氟化物。松下电器成功制备了分子表达式为（CFx）n（0．5≤x≤1）的结晶碳氟化物，将它作为锂原电池正极。氟化锂原电池发明是锂离子电池发展史上的重要一步，第一次将“嵌入化合物”引入到锂离子电池设计中。
然而，要想实现锂离子电池可逆充放电，关键在于化学反应的可逆性。彼时，不可充电电池大多采用锂负极和有机电解液。于是，为了实现可重复充电电池，科学家们开始致力于将锂离子可逆嵌入层状过渡金属硫化物正极。
埃克森美孚公司的StanleyWhittingham发现，以层状TiS2作为正极材料测插层化学可以实现可逆充放电，放电产物为LiTiS2。
1976年，Whittingham开发的这种电池实现了良好的初次效率。但经过重复充放电几次之后，由于电池内部形成锂枝晶，枝晶从负极生长到正极，形成短路，造成点燃电解质的风险而最终失败。
此外，1989年，因为Li／Mo2二次电池发生起火事故，除少数公司外，大部分公司都退出金属锂二次电池的开发。因为无法解决的安全问题，锂金属二次电池研发基本停顿。
鉴于各种改良方法不奏效，锂金属二次电池研究停滞不前。最终，研究人员选择了颠覆性方法，即摇椅式电池，让锂二次电池的正负极均由嵌入化合物充当。
20世纪80年代，Goodenough正在英国牛津大学对层状LiCoO2和LiNiO2正极材料结构进行研究。最终，研究人员实现了一半以上的锂从正极材料上可逆脱嵌。这一成果最终催生了锂离子电池的诞生。
1991年，索尼公司推出了第一款商业锂离子电池（阳极为石墨，阴极为锂化合物，电极液为锂盐溶于有机溶剂）。由于锂离子电池的高能量密度和配方不同能够适应不同使用环境的特点，锂离子电池最终实现商业化，在市场得以广泛使用。
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