物理学史和物理学家

锂电池发展简史

黄彦瑜4

(北京大学科学与社会研究中心!北京!5%%’&5)

摘!要!!由于具有很高的能量密度,锂金属在567’年被引入电池领域,56&%年进入锂一次电池的商业研发阶段。自566%年以来,随着正极材料、负极材料与电解质的革新,可充放二次锂电池不断发展并实现商品化。如今锂电池技术仍在继续发展并将进一步改善人类生活。文章对8%多年来锂电池技术发展历程进行了简单的回顾。关键词!!锂电池,嵌入化合物,综述,技术史

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!!锂电池(@0)(0.AS1))FCH,简写成@S)分为锂一次电池(又称锂原电池,TC0A1CH@S)与锂二次电池(又称锂可充电电池,UF2(1CKF1G/F@S)。锂原电池

MWX/$,通常以金属锂或者锂合金为负极,用V3W$,

(XY)3等材料为正极。锂二次电池研发分为金属锂二次电池、锂离子电池与锂聚合物电池三个阶段。

锂原电池的研究开始于$%世纪7%年代,在&%年代实现了军用与民用。后来基于环保与资源的考虑,研究重点转向可反复使用的二次电池。锂金属二次电池研究只比锂原电池晚了十年,它在’%年代推出市场。但由于安全性等问题,除以色列L1E0C13电池公司和加拿大的9HECDZ.FGF2公司仍在研发外,锂金属二次电池发展基本处于停顿状态。

锂离子电池(@0?0D3S1))FCH,@[S)的设计贯彻了全新的电池概念。一般来讲,普通电池的工作原理大都基于“氧化P还原反应”;而锂离子电池原理除

“氧化P还原”以外,还基于电化学嵌入\脱嵌反应。可以在两极形成的电压降的驱动下,锂离子(@0])从电极材料提供的“空间”(如图5锂宿主5提供的“夹层空间”)中“嵌入”“空穴”和锂宿主$提供的或者“脱嵌”,在充放电过程中,锂离子在正负极间

[5]

定向的移动,如图5所示。由于“嵌入与脱嵌”并

没有造成电极材料晶格结构的变化,反应具有良好的可逆性。这让锂离子电池具有一般高能量密度可充电电池所不具备的高循环寿命。

事实上,这个概念早在上世纪’%年代初就提出了,但概念的最终实现历时十年之久。5665年#月,日本索尼公司推出第一块商品化锂离子电

[$]池,标志着电池工业的一次革命,有人甚至将它

$%%&P%#P%7收到初稿,$%%&P%&P%"收到修改稿4!QA10/:21C1C(.13KR5$#-2DA

!"#卷($%%&年)’期!!!!!!!!!!!!!())*:++,,,-,./0-12-23

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