锂电池发展跃迁简述
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锂金属电池是一种重要的高能量密度电池,其发展历程如下:
1. 1970年代初:提出锂金属电池的概念,并开始进行实验研究。
然而,由于锂金属负极的安全性和稳定性问题,该技术并未得到广泛应用。
2. 1980年代:在1980年代初期,出现了第一代锂金属电池,包括锂硫电池和锂空气电池。
这些电池具有较高的能量密度,但仍面临锂金属负极的安全性和极其活性的问题。
3. 1990年代:经过多年的研究和改进,锂离子电池于1991年商业化,取代了锂金属电池。
锂离子电池以其相对较高的安全性和更长的循环寿命成为便携式电子设备的主要电源。
4. 2010年代:随着可再生能源和电动汽车市场的快速增长,对高能量密度和长循环寿命的需求日益增加,锂金属电池再次引起了人们的关注。
研究人员致力于解决锂金属负极的安全性和稳定性问题,并提出了一系列新型锂金属电池,如固态锂金属电池、锂硫电池和锂空气电池。
5. 未来发展:当前,锂金属电池仍在不断发展和改进中。
研究人员致力于进一步提高锂金属电池的能量密度、循环寿命和安全性,以满
足更广泛的应用需求。
此外,还有一些新兴技术,如锂金属硫化物电池和多金属离子电池等,也在逐步崭露头角。
总结起来,锂金属电池经历了从概念提出到实验研究,然后到商业化应用的过程。
虽然在某些方面存在挑战和限制,但锂金属电池仍然是未来能源存储领域的重要研究方向之一,并具有巨大的发展潜力。
锂离子电池的历史与发展趋势锂离子电池是一种广泛使用的可充电电池,它具有高能量密度、长寿命、低自放电等优点,被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。
本文将介绍锂离子电池的历史、发展趋势和未来展望。
一、历史锂离子电池最初由美国的约翰·古德纳(John Goodenough)和日本的阿基拉·森(Akira Yoshino)等科学家在20世纪80年代初期开发出来。
随着技术的不断提升,锂离子电池逐渐替代了镍氢电池成为手机、笔记本电脑等便携式电子设备的主要电源。
同时,电动车等大型储能设备领域也开始广泛应用锂离子电池。
二、发展趋势1.能量密度不断提升锂离子电池的能量密度是指单位质量电池所能存储的电能,它的提高能够使设备的续航能力更强,电池重量更轻。
目前,锂离子电池的能量密度已经达到200Wh/kg以上,这使得电动车等大型储能设备的续航里程不断提高。
2.安全性得到加强锂离子电池的安全性一直是制约其应用领域的重要因素。
过去,由于锂离子电池在充放电过程中会产生热量,如果无法及时散热,就会引发电池短路、起火等问题。
为了解决这个问题,锂离子电池的生产商不断提升电池的安全性,采用了高温、过充、过放等多重保护机制,使得锂离子电池的安全性得到了加强。
3.商业化应用领域继续扩大随着技术的不断进步,锂离子电池已经广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。
未来,锂离子电池有望进一步扩大商业化应用领域,比如在航空航天领域应用等。
三、未来展望未来,锂离子电池的发展重点将放在以下方面:1.新型材料为了提高锂离子电池的能量密度,科学家们正在寻找新型材料。
比如,钠离子电池、钾离子电池等新型离子电池正在逐渐成为研究热点,这些电池具有更高的能量密度,可能成为锂离子电池的替代品。
2.快充技术目前,锂离子电池的充电速度还比较慢,充电需几小时到数十小时不等。
为了提高锂离子电池的充电速度,科学家们正在开发快充技术,以提高电池的充电速度,使电池更加便携。
锂电池发展历程锂电池的发展历程可以追溯到20世纪初期,当时科学家们已经开始研究锂离子的电池。
然而,在当时锂离子电池的能量密度非常低,远远达不到商业应用的要求。
1970年代初,斯特兰德公司的斯坦利·惠特特克(Stanley Whittingham)开始研究锂电池,他将具有锂电子的钴酸锂作为正极,碳材料作为负极,采用开放式电解质来制造电池。
这种电池的能量密度已经超过了镍氢电池,但其电解质无法长期稳定,存在严重的安全隐患。
1980年代初,约翰·古德诺夫(John Goodenough)在得克萨斯大学奥斯汀分校的研究小组中,成功地将钴酸锂正极改进成氧化锂正极,提高了锂电池的能量密度并增强了其循环寿命。
接着,阿克曼(Alan MacDiarmid)和维特利(Hideki Shirakawa)发明了导电聚合物,用于增强电解液的稳定性。
1991年,当时在索尼电池实验室工作的小林光大(Akira Yoshino)成功地将石墨作为负极材料,并使用聚合物电解质代替了有机溶液电解质,进一步提高了锂离子电池的能量密度。
这一突破打开了锂电池商业应用的大门,随后索尼公司开发出了第一款商用锂离子电池。
21世纪初期,随着消费电子市场的蓬勃发展,锂电池得到了广泛应用。
但是,由于电池容量、充电时间和安全性等方面的限制,锂离子电池的研究仍在持续。
近年来,新型锂离子电池材料的研究取得了一些进展,如钒酸锂电池、磷酸铁锂电池和石墨烯电池等,这些新技术的出现将进一步促进锂电池的发展。
总的来说,锂电池的发展历程经历了数十年的研究和突破,得益于科技创新和市场需求的不断推动,锂电池在现代生活中已经得到广泛应用。
随着科技不断进步,锂电池准备以更稳定、更高效的方式发挥其作用,满足人们日益增长的需求。
锂离子电池发展历程锂离子电池是一种常见的电池类型,其采用锂离子作为电解质,具有高能量密度、长寿命和快速充电等优点。
以下是锂离子电池的发展历程:1. 1970年代末:锂金属电池的出现锂金属电池是锂离子电池的前身,它使用锂金属作为阳极材料。
虽然锂金属电池能够提供高能量密度,但由于锂金属的不稳定性和易燃性,使得其在商业应用中受到限制。
2. 1980年代:锂离子电池的诞生1980年代初期,研究人员发现使用锂离子代替锂金属作为阳极材料,可以解决锂金属电池的问题。
这种新型电池被称为锂离子电池。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命和低自放电率等优点,因此被广泛用于电子产品、电动汽车和储能系统等领域。
3. 1990年代:锂离子电池的商业化1991年,索尼公司推出了第一款商业化的锂离子电池,用于便携式电子产品。
随着电动汽车和储能系统的需求增加,锂离子电池逐渐成为主流电池类型。
同时,各种新型锂离子电池也相继问世,如锰酸锂电池、钴酸锂电池和磷酸铁锂电池等。
4. 2000年代:锂离子电池的改进2000年代,锂离子电池的能量密度和循环寿命得到了进一步提高。
此外,随着环保意识的增强,研发人员开始探索使用可再生材料制造锂离子电池。
5. 2010年代至今:锂离子电池的应用扩展近年来,随着科技的不断进步,锂离子电池的应用领域不断扩展。
例如,锂离子电池已经被用于无人机、智能家居、医疗设备等领域。
此外,随着电动汽车的普及,锂离子电池也成为了主流动力电池类型。
总之,锂离子电池的发展历程经历了从锂金属电池到锂离子电池的转变,从单一应用到多个领域的普及。
未来,随着科技的不断发展,锂离子电池将继续发挥其重要作用,在各个领域中得到广泛应用。
锂离子电池的发展趋势锂电池是一种重要的电池技术,广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等领域。
它以其高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点,成为了当前电池领域的主流技术。
本文将详细介绍锂电池的发展现状以及未来发展趋势。
一、锂电池发展现状锂离子电池锂离子电池是目前最为成熟和广泛应用的锂电池技术。
它的正极材料通常采用锂钴酸锂、锂镍酸锂和锂铁酸锂等,负极材料则采用石墨或石墨烯。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点,已经成为大部分电动汽车和便携式电子设备的首选电池。
锂硫电池锂硫电池是一种具有更高能量密度潜力的锂电池技术。
它的正极采用硫材料,负极采用锂金属或锂合金。
锂硫电池的理论能量密度远高于锂离子电池,可以达到500-600Wh/kg,是锂离子电池的两倍以上。
然而,锂硫电池目前还存在循环寿命短、容量衰减快、安全性差等问题,仍处于研究和开发阶段。
二、锂电池未来发展趋势提高能量密度能量密度是衡量电池性能的重要指标之一,直接影响电池的续航能力和使用时间。
未来锂电池的发展趋势是提高电池的能量密度,使其能够满足更高能量需求的应用,如电动飞机和储能系统。
目前,研究人员正在探索新的正负极材料,如锂硅合金、硅纳米颗粒等,以提高电池的能量密度。
延长循环寿命循环寿命是指电池能够进行多少次完整的充放电循环。
锂电池的循环寿命通常在几百到几千次之间,是影响其使用寿命和性能稳定性的重要因素。
未来的发展方向是延长电池的循环寿命,减少电池的衰减和容量损失。
研究人员正在研究新的电解质、电极材料和电池结构,以提高电池的循环寿命。
提高安全性锂电池的安全性一直是一个重要的关注点。
锂电池在过充、过放、高温等条件下可能发生热失控和爆炸,给人们的生命和财产带来威胁。
未来的发展方向是改进电池的设计和材料,提高其安全性能,减少安全风险。
研究人员正在研究新的电解质、电极材料和安全控制系统,以提高锂电池的安全性。
降低成本锂电池的成本一直是制约其广泛应用的一个因素。
锂离子动力电池的发展历程锂离子动力电池是目前最为先进和广泛应用的电池类型之一。
它由原始的充电电化学反应发展到现在的充电-放电循环反应,具有不同重量和体积、能量效率高、循环寿命长、环境友好等优点。
以下是锂离子动力电池的发展历程。
20世纪70年代初,锂离子电池只处于起步阶段,研发人员们尚未取得显著进展。
直到1980年代中期,日本的造纸生产厂商日本电气公司(日立公司的前身)利用钴酸锂作为正极材料开发出了第一款市场化的锂离子电池。
1991年,索尼株式会社生产出了中型的可充电锂离子电池,提高了电池的能量密度和寿命。
这种电池具有了一种更高的能量密度、更快的充电时间和更低的自放电率。
同年,瑞典的化学家阿贝林成功将锂离子电池应用于便携式电话上,让这种新型电池开始在通信领域得到广泛应用。
在随后的20多年里,锂离子电池得到了广泛应用,笔记本电脑、智能手机等电子产品的广泛普及使得锂离子电池的市场不断扩大。
为了节省成本,很多厂家先后出现在全球各地,同时也会出现安全问题。
2006年,索尼公司宣布召回其生产的180万颗锂离子电池,这是由于电池在过热情况下容易产生过热点和自燃。
随着锂离子电池技术的不断改进,其能量密度、安全性、循环寿命等方面都得到了极大的提高。
现在,大型电动汽车也开始采用锂离子电池,可以更好地解决绿色环保问题。
此外,固体电解质技术的发展可能会完全改变锂离子电池的产品结构和生产技术,更加环保而且性能更高的电池即将进入市场。
总之,锂离子动力电池是人类电力需求和环保要求不断提高的动力电池之一,其发展历程也是人类对新技术源追求的历程。
相信在未来,锂离子动力电池的性能和应用还会有更多的进展和发展。
锂电池发展历程锂电池是一种利用锂离子的电化学反应实现能量转换和储存的电池。
通过不断的发展和改进,锂电池已经成为目前最为常用和普遍的电池类型之一。
下面我们来简要地介绍一下锂电池的发展历程。
20世纪60年代,研究人员开始尝试使用锂金属作为电池的阳极材料。
然而,由于锂金属容易与电解液中的物质发生剧烈反应,导致锂电池的安全性能较差。
随后,研究人员开始尝试使用锂合金代替纯锂金属,以提高电池的安全性能。
70年代中期,研究人员开始尝试使用锂化合物作为阳极材料,如二氧化锰等。
这些锂化合物不像锂金属那样与电解液发生剧烈反应,因此大大提高了锂电池的安全性能。
然而,这一时期的锂电池仍然存在能量密度低、寿命短等问题。
80年代初,研究人员将锂金属替换为锂离子材料,并将锂离子嵌入到负极(一般为石墨)中进行储存。
这种锂离子的嵌入和释放过程可以多次循环,从而显著提高了锂电池的寿命。
90年代初,锂电池开始应用于商业领域,如便携式电子设备。
同时,锂电池的能量密度也得到了进一步提高,使其能够提供更长的电池续航时间。
21世纪初,锂电池开始广泛应用于电动汽车和储能系统领域。
锂电池的高能量密度和较长的寿命使其成为电动汽车的理想能源选择。
同时,随着可再生能源的快速发展,储能系统的需求也越来越大。
锂电池的高效能和长寿命使其成为储能系统的首选设备。
近年来,锂电池的发展仍在不断进行着。
研究人员不断探索新的材料和技术,以进一步提高锂电池的能量密度、寿命和安全性能。
例如,固态锂电池的研究和开发正在进行中,这种电池具有更高的能量密度和更好的安全性能。
总的来说,锂电池经过多年的发展和改进,已经成为一种重要的能源储存技术。
随着科技的进步和需求的增加,锂电池有望在未来继续发展,并在更广泛的领域中得到应用。
锂电池技术的发展与未来趋势随着现代科技的不断推进,电子设备已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
但是,随之而来的问题是电池的需求量日益增加,如何提升电池质量和续航能力的重要性也日益凸显。
锂电池技术作为一种新型高能量、高效率、长寿命的电池,正逐渐成为主流。
一、锂电池技术的发展历程锂电池始于20世纪70年代,在此之前主流的电池产品是铅酸电池。
当时锂电池只是为了提供导弹、太空舱等高科技领域的需求而发明的,随着研究的深入,锂电池逐渐开始成为广大消费者在移动设备、汽车等方面使用的电池。
在经过多年的研究和创新之后,锂电池的性能质量已经有了显著的提升,可以说这是一段漫长而坎坷的发展历程。
二、锂电池技术的现状目前,锂电池大量使用在智能手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
锂电池提供的电能密度远高于传统的铅酸电池和镍氢电池等,其中,三元锂电池因其高能量密度、低自放电率、环境友好等优点,逐渐成为电动汽车领域的主流动力电池。
然而,锂电池同样存在一些问题尚待解决。
例如,电池容量会随着时间的变化而降低、容易发生过热爆炸等。
因此,如何在确保电池容量、续航能力等方面的稳定性的同时,仍然提高电池的能量密度和使用寿命,是未来锂电池技术研发所必须考虑的问题。
三、锂电池技术发展的未来趋势未来锂电池技术的发展将基于两方面的目标:容量和安全性。
在容量方面,相信锂电池的容量将会实现又上一台阶的提高,甚至可能达到1.5-2倍的提高。
在安全性方面,锂电池的热失控问题和自燃问题将会得到落实的解决方案。
例如,有比较多的学者在研究用高分子钠离子电池材料代替当前锂离子电池材料的实时性质,这种材料自重量上来说相对正确,如果研究成功了,有望为电池领域开辟新的技术方向。
在样式方面,用户随时都有可能要求薄、轻并且形状可采。
目前,汲取了3D电池板的闭口思路,有不少电池实验基地正在广泛探讨可弯曲、可定制的新型电池模式。
结语:未来,随着人们对电子设备的需求量越来越大,锂电池技术也将逐渐提高和改进。
锂电池发展简述鄢子觉摘要由于具有很高的能量密度,锂金属被引入电池领域。
围绕锂电池的非水电解质、可逆性、安全性问题的解决,正极材料、负极材料与电解质不断革新。
如今锂电池技术仍在继续发展并将进一步改善人类生活。
本文就元系统跃迁的内因进行了总结。
关键词锂电池,元系统跃迁,工程演化1.选题理由在选修了工程演化课程后,对于元系统跃迁理论颇感兴趣。
决定就本专业的主要内容之一锂电池,进行研究以期将元系统跃迁理论试用于实践。
2.概述锂电池分为锂一次电池与锂二次电池。
锂原电池通常以金属锂或者锂合金为负极,用MnO2,SOCl2,(CF)n 等材料为正极。
锂二次电池研发分为金属锂二次电池、锂离子电池与锂聚合物电池三个阶段。
锂原电池的研究开始于20世纪50年代,在70年代实现了军用与民用,后来基于环保与资源的考虑,研究重点转向可反复使用的二次电池。
锂金属二次电池研究只比锂原电池晚了十年,它在80年代推出市场。
但由于安全性等问题,除以色列Tadiran电池公司和加拿大的Hydro Quebec公司仍在研发外,锂金属二次电池发展基本处于停顿状态。
锂离子电池的设计贯彻了全新的电池概念。
一般来讲,普通电池的工作原理大都基于“氧化—还原反应”;而锂离子电池原理除“氧化—还原”外,还基于电化学嵌入/脱嵌反应。
在两极形成的电压降的驱动下,锂离子可恶意从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或者“脱嵌”,在充放电过程中,锂离子在正负极间定向地移动。
由于“嵌入与脱嵌”并没有造成电极材料晶格结构的变化,反应具有良好的可逆性。
这让锂离子电池具有一般高能量密度和充电电池所不具备的高循环寿命。
事实上,这个概念早在上世纪80年代初就提出了,但概念的最终实现历时十年之久。
1991年6月,日本索尼公司推出第一块商品化锂离子电池,标志着电池工业的一次革命,有人甚至将它同1940—1950年代晶体管取代电子管的半导体革命相提并论。
锂聚合物电池的发展先后经历“锂固体聚合物电解质电池”与“锂离子凝胶聚合物电解质电池”两个阶段。
后者在1994年出现,并在1999年实现商品化。
3.工程演化分期锂电池概念与锂原电池发展时期 1960—1970锂金属二次电池时期 1972—1984锂离子电池时期 1980—1990锂聚合物电池时期 1978—19994.工程演化阶段特点4.1锂电池概念与锂原电池发展时期1960-1970年代的石油危机迫使人们去寻找新的替代能源,同时军事、航空、医药等领域也对电源提出新的要求。
当时的电池己不能满足高能量密度电源的需要。
由于在所有金属中锂比重很小(M= 6 94g/mo} β= 0 53g/cm3)、电极电势极低(-3 04V相对标准氢电极),它是能量密度很大的金属,锂电池体系理论上能获得最大的能量密度,因此它顺理成章地进入了电池设计者的视野。
与其他碱金属相比较,锂金属在室温下与水反应速度比较慢,但要让锂金属应用在电池体系中,“非水电解质”的引入是关键的一步。
1958年,H arris用有机电解质作为锂金属原电池的电解质。
1962年,在波士顿召开的电化学学会秋季会议上,来自美国军方Lockheed M is-silo and Space Co的Chilton Jr和Cook提出“锂非水电解质体系”的设想。
1970年,日本松下电器公司与美国军方几乎同时独立合成出新型正极材料一碳氟化物。
这时候,另辟蹊径的三洋公司在过渡金属氧化物电极材料取得突破,1975年,Li/M nO2功。
1975年以后,各式各样的商品化锂原电池“粉墨登场”。
1976年,锂碘原电池的出现。
接着,许多医药领域的专用锂电池应运而生,其中锂银钒氧化物(Li/Ag2V4O11)电池最为畅销,它占据植入4.2锂金属二次电池时期锂原电池的成功激起了二次电池的研究热潮。
除E xxon等零星几家公司继续氟化碳的理论问题研究外,学术界的目光都集中在“如何使该电池反应变得可逆”这个问题上,锂二次电池的研究正式拉开了序幕。
60年代末,有两个研究团队开始了“电化学嵌入反应”的研究。
一个是贝尔实验室Broadhead等人。
他们将碘或硫嵌入到二元硫化物(如NbS2)的层间结构时发现,在放电深度低的情况下,反应具有良好的可逆性。
另一个是斯坦福大学的Armand等人。
他们发现一系列富电子的分子与离子可以嵌入到层状二硫化物的层间结构中,例如二硫化钽(TaS2)。
除此以外,他们还研究了碱金属嵌入石墨晶格中的反应,并指出石墨嵌碱金属的混合导体能够用在二次电池中。
随着嵌入化合物化学研究的深入,在该类化合物中寻找具有应用价值的电极材料的目标逐渐清晰起来。
研究在1970-1980年间取得长足进展,直接导致第一块商品化锂金属二次电池的诞生。
Exxon公司研发人员继续斯坦福大学团队的研究,他们让水合碱金属离子K x(H20)嵌入到二硫化钽TaS2中,在分析生成化合物K x (H20)-TaS2时,研究人员发现它非常稳定,与对应的碳嵌入化合物C8K相比较,它的表现更接近于盐而非金属的性质。
同族的硫化物逐渐被证实具有相同特性,不但嵌入容量较高,化学性质稳定,而且在化学电池体系中反应可逆性良好。
这一切都预示着:在层状二元硫化物中选出具有应用价值的材料作为锂二次电池的正极将是非常有可能的。
最终二硫化钛(TiS2)以其优良表现得到电池设计者的青睐。
Exxon一直致力于锂金属二次电池的研究。
1972年,他们设计了一种以TiS2,为正极、锂金属为负极、LiClO4/二恶茂烷为电解液的电池体系。
实验表明,Li/TiS2迅电池的性能表现良好:与过量的锂金属阳极搭配,TiS2的稳定性能容许它深度循环接近1000次,每次循环损失低于0.05%。
这些研究成果公诸于众,很快说服了大批“听众”。
但电池体系的循环效率却与理论值仍然相差甚远,实际电池寿命短、安全性能差等问题也接踵而来。
充放电机理的研究表明,锂枝晶的生成是“罪魁祸首”。
充电过程中,由于金属锂电极表面凹凸不平,电沉积速率的差异造成不均匀沉积,导致树枝状锂晶体在负极生成。
当枝晶生长到一定程度就会折断,产生“死锂”,造成锂的不可逆,使电池充放电实际容量降低。
锂枝晶也有可能刺穿隔膜,将正极与负极连接起来,电池产生内短路。
短路生成大量的热会令电池着火甚至发生爆炸。
1989年,因为Li/Mo2二次电池发生起火事故,除少数公司外,大部分企业都退出金属锂二次电池的开发。
锂金属二次电池研发基本停顿,关键原因还是没有从根本上解决安全问题。
4.3锂离子电池时期鉴于各种改良方案不奏效,锂金属二次电池研究停滞不前,研究人员选择了颠覆性方案。
第一种方案是抛弃锂金属,选择另一种嵌入化合物代替锂。
这种概念的电池被形象地称为“摇椅式电池”。
将这一概念产品化,花了足足十年的时间,最早到达成功彼岸的是日本索尼公司,他们把这项技术命名为“Li-ion” (锂离子技术)。
“摇椅式电池”是一种电池的设计概念,其创新之处在于:它用嵌入化合物代替了锂金属,电池两极都由嵌入化合物充当。
这样,两边都有“空间”让锂离子嵌入,在充放电循环过程中,锂离子在正负电极来回“嵌入”与“脱嵌”,就像摇椅一样“摇摆”,因此得名。
4.4 锂聚合物电池时期除了抛弃金属锂电极的第一种方案之外,研发人员还做出了另一种选择,那就是抛弃液体电解质的第二种方案,选择离子导电聚合物电解质取代液体电解质。
聚合物电解质同时还兼有液态锂离子电池中隔膜的作用。
按照锂电池中应用的不同,它大致可以划分成两种类型:(1)固体聚合物电解质,简称SPE s (2)凝胶聚合物电解质,简称GPE s19世纪末期,Warburg发现一些固态化合物为纯离子导体。
1975年,Wright等人发现聚氧化乙烯PEO 能够溶解无机盐并且在室温下表现出离子导电性。
1978年,Armand首次将这种聚合物电解质作为锂电池电解质研究。
当时,SPE s首先引起锂金属二次电池研发者的兴趣,因为SPE电解质层可以做得很薄,电池可做成任意形状而且防漏,并且可防止锂枝晶的形成,改善电池的循环性能。
但在Aanand最初提议之后的20年内,SPE s在没有在锂电池应用上取得实质性的进展。
离子导电率不高是SPE s无法克服的障碍。
没有良好的离子导电率,研发者难以知道各种嵌入型电极材料与SPE s的电化学稳定性如何,也无法得知SPE s在电池实际循环中的表现如何。
后来的研究指出,离子导电率不是让SPE s止步不前的唯一原因。
1994年,Anderman发表了有关SPE s在锂电池中的应用前景评论,从电池设计到电池工程各个方面提出担忧。
研究认为,即使当SPE s在机械强度、离子导电率、界面阻抗等方面的障碍都完全解决之后,SPE s要在锂电池领域广泛应用,依然要面对电极表面化学的问题。
对SPE s的发展,没有乐观的理由。
由于离子导电偏低,当研究者们对SPE s一筹莫展的时候,他们发现当多余的有机溶剂作为增塑剂添加到SPE电解质中时,原来的固体的SPE电解质变成了像“果冻”那样的凝胶状电解质GPE s。
GPE s许多特性都从液体电解质那里继承过来,除了离子导电性以外,与正负电极材料相交界面的电化学稳定性、安全性、机械耐受性都比SPE s优良,电池过充电时的耐受性也比SPE s好。
但由于聚合物在“凝胶状态”时的浓度不高,它机械强度不高,GPE材料的空间稳定性比不上SPE s。
1994年,Bellcore公司Tarascon小组申请专利,率先提出使用具有离子导电性的聚合物作为电解质制造聚合物锂二次电池。
1996年,Tarascon等人报道了Bellcore/Telcordia商品化GPE电池性能与制备工艺。
因为电池壳是由两层或者三层塑料薄膜加一层铝箔制成的塑料软包装袋,因此该电池也被称为“软包装锂离子电池”。
它的外形不同于通常的纽扣型、圆柱型、棱柱型电池,它具有“胶卷’似的外形,使用这样一种薄膜电池技术产品,可以不受电池限制,设计成各种各样的形状。
事实上,除了Bellcore为代表的Li离子GPE电池以外,在决定采用GPE s作为锂电池的电解质之时,像Valence与Danionics等公司有在设计和制造Li锂属GPE电池体系上作努力,但是锂金属与GPE s结合的体系从来没有在量产规模下实现商品化,因为锂金属枝晶的问题依然存在。
5. 工程演化机制特点比较5.1锂电池概念与锂原电池发展时期能源危机与行业对能源的需求迫使人民寻找一种具有高能量密度的电源。
锂电池概念与锂原电池的发展围绕高能量密度金属锂展开。
由于锂在室温下与水反应速度比较慢,推动人们寻找一种新的“非水电解质”。
最初提出Ag,Cu,Ni等卤化物作正极,低熔点金属盐LiCl-AlCl3溶解在丙烯碳酸脂(PC)中作为电解液。