深度閱讀鋰離子電池

鋰離子電池是20世紀發展起來的一種新型高能電池。它可以理解為一種含有鋰元素的電池(包括鋰金屬、鋰合金、鋰離子和鋰聚合物)，可分為鋰金屬電池(生產和應用較少)和鋰離子電池(目前應用較多)。由于其比能高、電池電壓高、工作溫度規劃寬、儲存壽命長等優點，被廣泛應用于手機、便攜式電腦、攝像機、攝像機等特種和民用小家電中，部分替代了傳統的電池。

鋰離子電池的起源與發展

在20世紀70年代，埃克森美孚的m.s.Watson用硫化鈦作為正極材料，鋰金屬作為負極材料制造了第一塊鋰離子電池。

在1980年，j.Goodenough發現鋰鈷氧化物可以作為鋰離子電池的陰極材料。

1982年水銀血壓計argarwal和,伊利諾斯理工學院的sielman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性，這是一個快速且可逆的過程。與此同時，鋰離子電池由鋰金屬制成，其潛在的安全隱患也受到了人們的重視，因此人們測試了利用鋰離子嵌入石墨的特性來制作可充電電池。第一個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室成功試制。

1983年，m.hackeray和j.gendenough等人發現，錳尖晶石是一種極好的陽極材料，具有價格低廉、穩定性好、導電性和鋰導電性好的特點。其分化溫度高，且氧化程度遠低于鈷酸鋰，即使發生短路、過充，也能防止焚化、爆炸的危險。

1989年，a.a.thiram和j.g.ough發現，假如選擇聚合陰離子的正極，就會出現更高的電壓。

1991年，索尼公司推出了第一款商用鋰離子電池。后來，鋰離子電池徹底改變了消費類電子產品的面貌。

1996年，Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰(LiFePO4)，優于傳統的陰極材料，從而成為主流的陰極材料。

鋰離子電池是鋰離子電池的一種發展。在我們討論鋰離子之前，我們先來討論鋰離子電池。例如，紐扣電池屬于鋰離子電池。鋰離子電池的正極是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰。電池組裝好后，電池將有電壓，不要充電。這種電池也可以充電，但循環功能不好，在充放電循環過程中，簡略地形成鋰枝晶，構成電池內部短路，所以一般這種電池是停止充電的。

后來，日本索尼公司把碳材料作為負極，把含鋰化合物作為正極的鋰離子電池，在充放電的過程中，不存在金屬鋰、鋰離子，這就是鋰離子電池。

上世紀90年代初，日本的索尼電力開發公司和加拿大的莫利電力公司分別開發了一種新型鋰離子電池，不僅性能優良，而且對環境無污染。隨著信息技術、手持式機械和電動汽車的迅速發展，對高效率電源的需求急劇新增。

鋰離子電池的結構和原理

鋰離子電池的重要組成部分:

(1)正極活性物質重要指鋰鈷酸、鋰錳酸、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鈷錳酸鎳鋰等。導電收集液一般用于10-20微米厚度的鋁箔;

隔膜一種特殊的塑料薄膜，允許鋰離子通過，但同時也是電子的絕緣體。現在重要有PE和PP及其組合。有一種無機固體膜，如氧化鋁膜涂層就是一種無機固體膜;

(3)負極活性物質重要是指石墨、鈦酸鋰或具有類似石墨結構的碳材料。導電收集液一般為銅箔，厚度為7-15微米;

(4)電解液一般有機體系，如溶解的六氟磷酸鋰碳酸鹽溶劑，部分聚合物電池使用凝膠電解液;

(5)電池外殼主要分為硬殼(鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼等)和軟殼(鋁塑料薄膜)。