锂电池发展历程
1、 电池发展史
电池是将物质化学反应产生的能量直接转换成电能的一种装置。1800年,意大利科学家伏打(Volta)将不同的金属与电解液接触,作成Volta堆,这被认为是人类历史上第一套电源装置。从1859年普莱德(Plante)试制成功铅酸蓄电池以后,化学电源便进入了萌芽状态。1868年法国科学家勒克郎谢(Leclanche)研制成功以NH4Cl为电解液的锌—二氧化锰干电池;1895年琼格发明了镉-镍电
池;1900年爱迪生(Edison)研制成功铁-镍蓄电池。进入20世纪后,电池理论和技术一度处于停滞状时期,但在二次世界大战之后,随着一些基础研究在理论上取得突破、新型电极材料的开发和各类用电器具日新月异的发展,电池技术又进入了一个快速发展的时期,科学家首先发展了碱性锌锰电池。进入80年代,科学技术发展越发迅速,对化学电源的要求也日益增多、增高。如集成电路的发展,要求化学电源必须小型化;电子器械、医疗器械和家用电器的普及不仅要求化学电源体积小,而且还要求能量密度高、密封性和贮存性能好、电压精度高。因此电池池的研究重点转向蓄电池,1988年,镍镉电池实现商品化。1992年,锂离子电池实现商品化,1999年,聚合物锂离子蓄电池进入市场。
2、锂电池发展史
2.1锂原电池
美国航空航天航空局(NASA)及世界上其它一些研究机构是最早从事锂原电池研究的,他们努力的结果使锂原电池在1970年初实现了商品化。这种锂原电池采用金属锂,正极活性物质采用二氧化锰和氟化炭等材料。与传统的原电池相比,这种锂离子电池的放电容量高数倍,而且其电动势在3V以上,可用作特殊需求的长寿命电池或高电压电池。
上述使用金属锂作活性负极物质的一次锂电池已顺利实现了商品化,但锂离子蓄电池的开发且遇到了非常大的困难,最大的困难是金属锂负极存在很大的问题。这是由于在充电反应中过程中会产生枝晶锂(纤维状结晶),这种现象会导致蓄电池产生两个致命的缺陷,第一个缺陷是对电池特性的影响,那就是以纤维状沉积的金属锂会以100%的效率放电,由此导致电池充放电循环困难,并引起电池的循环寿命和贮存等性能的下降,第二个缺陷就是枝晶通过充放电的循环反复形成,枝晶锂可能穿透隔膜,造成电池内部短路,从而发生爆炸。为了解决这些问题,虽然采用了锂合金来替代金属锂,并改进了电解质,但这些努力的结果仍无法使锂蓄电池实现商品化生产。
2.2液体锂离子电池
为了克服锂原电池的以上的不足,提高电池的安全可靠性,1980年,Armand率先提出了RCB概念,锂蓄电池负极不再采用金属锂,而是正负极均采用能让锂离子自由脱嵌的活性物质。从此以后,锂电池得到了迅猛的发展。1990年日本的索尼(Sony)公司率先研制成功锂离子电池,它是把锂离子嵌入碳中形成负极,取代传统锂原电池的金属锂或锂合金作负极。1992年,锂离子蓄电池实现商品化,1999年,聚合物锂离子电池实现商品化。
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