锂电池和锂离子电池的材料简单概述

作者：沃尔德电子

欢迎访问e展厅 展厅 9 电池/开关电源展厅 电池, 碱性电池, 锂离子电池, 纽扣电池, 太阳能电池, ... 锂是自然界最轻的金属元素，相对密度仅及水的1/2。同时，它又具有最低的电负性，标准电极电位是-3.05V（相对于标准氢电极）。所以选择适当的正板材料与锂相匹配，可以获得较高的电动势，配以适当的电解液便可组装成高比能量的电池。比较了以金属锂为负极的锂二次电池与其他可充电电池的容量密度。 锂电池一般包括锂一次电池和锂二次电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2、SOCl2、SO2、(CFx)n等。对于锂一次电池，在20世纪60年代初期就着手对其研究和开发。由于金属锂遇水会发生剧烈的反应，所以一般电解质溶液都选用非水电解液。1970年以后，日本松下电器公司研制成功了Li/(CFx)n电池。 1976年，日本的三洋电器公司相继推出Li/MnO2电池，首先在计算器等领域得到了广泛的应用。与此同时，1970年美国建立了动力转换有限公司（PowerCon)，专门从事/电池的研究，version Inc.），专门从事Li/SO2电池的研究，并于1971年后正式投入商品生产，主要用于军事，被称为当时最有前途的一种锂电池。法国SAFT公司在20世纪60年代开始锂电池的研究。该公司在1970年第一个获得Li/SOCl2电池的专利权。1973年美国GTE公司、以色列塔迪朗工业有限公司相继正式生产Li/SOCl2电池，特别是后者与特拉维夫大学合作在1975年建成了一个工厂，1977年重新设计建成大规模生产设备并投入生产，次年开始在全世界出售Li/SOCl2电池。锂一次电池具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，现已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等，部分代替了传统电池。已实用化的锂电池有Li/MnO2、Li/I2、Li/CuO、Li/SOCl2、Li/(CFx)n、Li/SO2、Li/Ag2CrO4等。根据电解液的类型和所采用的正极材料来分，锂一次电池可分为可溶正极锂电池、固体正极锂电池和固体电解质锂电池。 锂二次电池的研究最早始于20世纪60～70年代的石油危机。当时主要集中在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池体系。但是锂在充电的时候，由于金属锂电极表面的不均匀性（凹凸不平），使得表面电位分布不均匀，造成锂不均匀沉积。该不均匀沉积过程导致锂在一些部位沉积过快，产生树枝一样的结晶（枝晶）。当枝晶发展到一定程度时，一方面会发生折断，产生 “死锂”，造成锂的不可逆损失；另一方面更严重的是，枝晶穿过隔膜，将正极与负极短路，结果产生大电流，生成大量的热，使电池着火，甚至发生爆炸，从而产生严重的安全问题。 锂离子电池研究始于20世纪80年代。1990年日本科学家研制成以石油焦为负极、LiCoO2 为正极的锂离子二次电池。同年Moli和Sony两大电池公司推出以炭为负极的锂离子二次电池。1991年日本索尼公司开发出了聚糠醇热解炭为负极的锂离子电池。1993年美国贝尔电讯公司报道了采用PVdF工艺生产的聚合物锂离子电池。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/30/2013)