鉅大LARGE | 點擊量:2053次 | 2018年07月17日
鋰電池的發(fā)展過程
1、鋰電池發(fā)展史
電池是將物質化學反應產生的能量直接轉換成電能的一種裝置。1800年,意大利科學家伏打(Volta)將不同的金屬與電解液接觸,作成Volta堆,這被認為是人類歷史上第一套電源裝置。從1859年普萊德(Plante)試制成功鉛酸蓄電池以后,化學電源便進入了萌芽狀態(tài)。1868年法國科學家勒克郎謝(Leclanche)研制成功以NH4Cl為電解液的鋅—二氧化錳干電池;1895年瓊格發(fā)明了鎘-鎳電池;1900年愛迪生(Edison)研制成功鐵-鎳蓄電池。進入20世紀后,電池理論和技術一度處于停滯狀時期,但在二次世界大戰(zhàn)之后,隨著一些基礎研究在理論上取得突破、新型電極材料的開發(fā)和各類用電器具日新月異的發(fā)展,電池技術又進入了一個快速發(fā)展的時期,科學家首先發(fā)展了堿性鋅錳電池。進入80年代,科學技術發(fā)展越發(fā)迅速,對化學電源的要求也日益增多、增高。如集成電路的發(fā)展,要求化學電源必須小型化;電子器械、醫(yī)療器械和家用電器的普及不僅要求化學電源體積小,而且還要求能量密度高、密封性和貯存性能好、電壓精度高。因此電池池的研究重點轉向蓄電池,1988年,鎳鎘電池實現商品化。1992年,鋰離子電池實現商品化,1999年,聚合物鋰離子蓄電池進入市場。
2、鋰電池發(fā)展史
2.1鋰原電池
美國特種航天特種局(NASA)及世界上其它一些研究機構是最早從事鋰原電池研究的,他們努力的結果使鋰原電池在1970年初實現了商品化。這種鋰原電池采用金屬鋰,正極活性物質采用二氧化錳和氟化炭等材料。與傳統(tǒng)的原電池相比,這種鋰離子電池的放電容量高數倍,而且其電動勢在3V以上,可用作特殊需求的長壽命電池或高電壓電池。
上述使用金屬鋰作活性負極物質的一次鋰電池已順利實現了商品化,但鋰離子蓄電池的開發(fā)且遇到了非常大的困難,最大的困難是金屬鋰負極存在很大的問題。這是由于在充電反應中過程中會產生枝晶鋰(纖維狀結晶),這種現象會導致蓄電池產生兩個致命的缺陷,第一個缺陷是對電池特性的影響,那就是以纖維狀沉積的金屬鋰會以100%的效率放電,由此導致電池充放電循環(huán)困難,并引起電池的循環(huán)壽命和貯存等性能的下降,第二個缺陷就是枝晶通過充放電的循環(huán)反復形成,枝晶鋰可能穿透隔膜,造成電池內部短路,從而發(fā)生爆炸。為了解決這些問題,雖然采用了鋰合金來替代金屬鋰,并改進了電解質,但這些努力的結果仍無法使鋰蓄電池實現商品化生產。
2.2液體鋰離子電池
為了克服鋰原電池的以上的不足,提高電池的安全可靠性,1980年,Armand率先提出了RCB概念,鋰蓄電池負極不再采用金屬鋰,而是正負極均采用能讓鋰離子自由脫嵌的活性物質。從此以后,鋰電池得到了迅猛的發(fā)展。1990年日本的索尼(Sony)公司率先研制成功鋰離子電池,它是把鋰離子嵌入碳中形成負極,取代傳統(tǒng)鋰原電池的金屬鋰或鋰合金作負極。1992年,鋰離子蓄電池實現商品化,1999年,聚合物鋰離子電池實現商品化。
2.3聚合物鋰離子電池?
聚合物鋰離子電池是一種全新結構的鋰離子電池。聚合物鋰離子電池的出現是鋰離子電池發(fā)展歷史上的一個重大突破。聚合物鋰離子電池在電池結構和電池制造工藝上都與液態(tài)鋰離子電池有著根本的區(qū)別:首先,這種電池的電解質是以固態(tài)或膠體的形式存在的,沒有自由液體,因而加工性和可靠性大大提高,不需要金屬外殼,可以制成全塑包裝,減輕重量。其次,電解質可以同塑料電極疊合,使高能量與長壽命結合起來,并且形狀和大小可調,使用范圍和銷路將大大拓寬,適用的范圍大大增加。再者,由于電解液被聚合物中的網絡所捕捉,均勻地分散在分子結構中,因而電池的安全性也大大地提高。
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