鋰離子電池發展過程 鋰離子電池的發展方向

鋰離子電池發展過程 鋰離子電池的發展方向

1970年,??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 。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯,負極是鋰 。電池組裝完成后電池即有電壓,不需充電 。鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發展而來 。舉例來講,以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池 。這種電池也可以充電,但循環性能不好,在充放電循環過程中容易形成鋰結晶,造成電池內部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的 。
1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)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 。【鋰離子電池發展過程 鋰離子電池的發展方向】

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 。

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 。
1992年日本索尼公司發明了以炭材料為負極,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,這就是鋰離子電池 。隨后,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌 。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池,是便攜電子器件的主要電源 。
1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鐵鋰(LiFePO4),比傳統的正極材料更具安全性,尤其耐高溫,耐過充電性能遠超過傳統鋰離子電池材料 。

縱觀電池發展的歷史,可以看出當前世界電池工業發展的三個特點,一是綠色環保電池迅猛發展,包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等;二是一次電池向蓄電池轉化 , 這符合可持續發展戰略;三是電池進一步向小、輕、薄方向發展 。在商品化的可充電池中,鋰離子電池的比能量最高,特別是聚合物鋰離子電池,可以實現可充電池的薄形化 。正因為鋰離子電池的體積比能量和質量比能量高,可充且無污染 , 具備當前電池工業發展的三大特點,因此在發達國家中有較快的增長 。電信、信息市場的發展,特別是移動電話和筆記本電腦的大量使用,給鋰離子電池帶來了市場機遇 。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的獨特優勢,將逐步取代液體電解質鋰離子電池,而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” , 將開辟蓄電池的新時代 , 發展前景十分樂觀 。
2015年3月 , 日本夏普與京都大學的田中功教授聯手成功研發出了使用壽命可達70年之久的鋰離子電池 。此次試制出的長壽鋰離子電池,體積為8立方厘米,充放電次數可達2.5萬次 。并且夏普方面表示,此長壽鋰離子電池實際充放電1萬次之后,其性能依舊穩定 。

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