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锂离子电池的诞生及研制过程

    锂离子电池是继镍氢电池后研发的一种新型二次电池.锂位于元素周期表中第一族主族的第一位,是金属中最轻的元素,有最负的标准电位,组成的电池能量密度大、电压高. 1962年Boston电化学会上最初提出锂非水性二次电池,这因为锂同水容易发生析氢反应.

锂离子电池的诞生及研制过程
    必须使用不能被锂还原的非水溶剂,即使用非质子性的稳定溶剂.后来随着嵌入化合物化学的发展,1976年开始研究锂对石墨的电化学嵌入,1980年开始研究LiCoO2和LiNiO2层状化合物,同年意大利科学家提出了嵌入离子的摇椅概念.

    终于在20世纪90年代初,Sony公司采用碳材料作负电极、锂钴氧化物作正电极和含锂盐的有机溶剂为电解质,开发出了第一代锂二次电池,即锂离子电池或摇椅电池.这种电池充电时锂离子从正极脱出而嵌人负 极,放电时过程相反,锂离子从负极脱出嵌人正极.这种电池的工作模式是锂离子在正、负电极中作摇椅式来冋运动.

    锂离子电池的负极电位相对锂电极为正,正极电位为4.0V.该电池的丁作电压高,约为3.6V.高电压是锂离子电池最主要的优点,一个锂离子电池的端电压相当于3个镍氢电池或镉镍电池串联后的端电压.

    但对于便携式设备的应用来说这是个缺点,因为笔记本电脑的芯片、手机芯片的电源电压趋于下降,这将挑战3.6V锂离子电池的应用.锂离子电池有较高的比能为镍氢电池的1.5倍和铅酸电池的3倍,放电曲线平稳,A放电率低,循环 寿命长,弓镍氢电池一样,无记忆效应,无污染,也被称为绿色电池.

    锂离子电池采用卷绕式结构,盖体设计复杂,功能性多,强化了安全保护.这种高比能 量电池必须经过规范的安全检测评估.镍氢和镉镍电池的电解液是水溶液,而锂离子电池必 须用非水性电解液,其电导率低得多.

    因此电极要大大减薄,制备又薄又长的正负电极,要有着不同的电极制备工艺.锂离子电池同样有圆柱式、扁平式、纽扣式和动力用电池组等类型.Sony公司生产的14500电池的容量为500mAh,尺寸为14.3mmX50.4mm,重量为 19g;18650电池的容量为1350mAh,尺寸为18. 4mmX64. 9mm,重量为40g.

    锂离子电池能够很好地配合电子产品小型化、袖珍化的发展方向.以满足手机和笔记木 电脑又薄又轻的要求,三洋超薄电池的厚度仅为4mm,重量比能量为160Wh/kg,体积比能量为360Wh/L.

    最近发展的聚合物锂离子电池被称为第二代锂离子电池,由于采用导电聚合物电解质和特别的流延工艺.容易制备特别薄的和不同形状的电池.美国和日本先后宣布开始聚合物锂 离子电池的生产.松下公司生产的聚合物锂离子电池的容量为600mAh,尺寸为3. 6mmX 35mmX62mm (扁平式),重量为15g.

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