锂空气电池发展历史

浅谈电池

电池作为一种能源，在现代社会中得到广泛应用。小到作为手电筒、电子表、手表、收音机、移动电话、各种遥控器、照相机、剃须刀、儿童玩具的电源，大到汽车和摩托车的启动电源，各种公共场合的应急电源，电动自行车和电动汽车启动电源，导弹、潜艇和鱼雷等军用电池。电池已经成为人类社会必不可少的便捷能源。

本文将从各种电池的发展历史、电池应用现状、带来的问题及发展前景进行论述。

一、电池的发展历史

常见的电池分为一次电池和二次电池。一次电池常见的有锌锰干电池、银锌电池，二次电池即充电电池，常见的有铅酸蓄电池，锂离子电池等。

1.电池的诞生

电池的诞生缘于1780年意大利解剖学家伽伐尼（luigi

galvani）在做青蛙解剖实验时所产生的灵感，他提出了“生物电”，一般认为他提出了电池的雏形。意大利物理学家伏特（alessandro

volta）在此基础上，经过多次实验,于1799年成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”，这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。

2.干电池

干电池的鼻祖在19世纪中期诞生。1860年，法国的雷克兰士（george leclanche）发明了碳锌电池，他将电池由最初潮湿水性

的电解液，改为黏浊状类似糨糊的物质，由此，“干”性的电池出现了。1887年，英国人赫勒森（wilhelm hellesen）发明了最早的干电池。如今，干电池已经发展成为一个庞大的家族，种类达100多种。常见的有普通锌—锰干电池、碱性锌—锰干电池、镁—锰干电池等。不过，最早发明的碳锌电池依然是现代干电池中产量最大的电池。

3.蓄电池

蓄电池的最早发明同样可以追溯到1860年。当年，法国人普朗泰（gaston plante）发明出用铅做电极的电池。1890年，爱迪生发明可充电的铁镍电池。如今，充电电池的种类越来越丰富，形式也越来越多样，从最早的铅蓄电池，铅晶蓄电池，到铁镍蓄电池以及银锌蓄电池，发展到铅酸蓄电池、太阳能电池以及锂电池等等。

当前中国锂电池项目

1、 贵州鸿基伟业新能源公司：由香港鸿基伟业国际投资集团于2011年4月在贵州铜仁地区注册成立的锰锂电池及其关键材料精深加工项目；计划总投资50亿元，分三年三期建成50条生产线，其中一期2条生产线已于12月10日峻工投产。贵州铜仁地区锰矿资源远景储量为1.2亿吨，占全国储量的10%，是全国三大锰矿富集区之一。

2、 山东大王金泰集团有限公司磷酸锂电池项目:计划投资6.2亿元，可形成年生产各种规格锂离子电池9000万安时的能力,目前(2011年11月底)已建成中试线1条，申报了2项国家发明专利。金泰集团科研工作站于2009年被山东省科技厅批准为首批院士工作站，全年投入资金千万元以上，建立了与院士合作和联系的长效机制。

3、 卧龙灯塔电源有限公司锂离子电池项目：2009年7月，卧龙灯塔电源有限公司异地扩建工程在浙江袍江新区开工。总投资3.3亿元的这个项目，将于2011年6月生产出可供混合动力汽车使用的锂离子电池。卧龙电气公告显示，锂电池项目将依托公司在铅酸电池电化学方面的经验，和哈工大合作，投建大容量磷酸铁锂和磷酸矾锂生产线，并希望在日后产业化前景明朗后考虑投资正极材料。随着国家产业策的扶持，锂离子电池是未来部分铅酸蓄电池的替代方向，大容量锂离子电池项目有助于公司在锂电池行业占据优势，成为公司未来的潜力增长点，卧龙电气增发募投项目拟投入1.5亿元于锂电池，形成20万kWh的产能，目前公司锂电池生产线已开始逐步投产，我们预计随着锂电池需求的分级逐步释放，卧龙电气的锂电蓄生产线投产速度将加快。

4、 澳大利亚银河资源公司碳酸锂项目：该公司将投入1.34亿澳元（约8.64亿人民币）在江苏张家港市建设一家中国最大的碳酸锂工厂，预计今年底开始调试，明年年产1.7万吨含量99.5%以上的电池级碳酸锂

5、 松下锂电池项目：计划明年即2012年投资7.2亿美元（约合人民币46.8亿元）在江苏兴建锂电池生产基地

’科技ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　

大容量锂一空气电池并非新概念，至今都未普及原因是它存在致命缺陷　

日本的研究院克服了这个困难，但要想实现商用，可能还需要１　０年　

孙铭训　

减　

全球汽车业来说，却是一件困难的事情。　

众所周知，锂离子电池广泛用于手　

机和笔记本电脑等，目前也已经是下一代　

充电式混合动力车和电动车的理想之选。　

它比其它汽车电池的密度更高、电量更充　

足，但也更贵，受制于电池容量，充电后　

的行驶距离仍不够远。即将于２０１０年上市　

的雪佛兰Ｖｏｌｔ￣合动力汽车如果仅仅使用　

电池，只能行驶４０公里。　尽管仍有改进的空间，但锂离子电　

池的潜力依然有限。普遍认为，要实现电　

动汽车的普及，能源密度需达到目前的约　

６　Ｎ　７倍。于是，理论上能源密度远远大于　

锂离子电池的金属锂空气电池备受关注。　

虽然仍使用有机溶媒，但它却以全新的构　

成极大提高电池的能量密度。　

锂一空气电池并非新概念。由于在　正极上使用空气中的氧作为活性物质，理　

论上正极的容量密度是无限的，可加大容　

量。另外，如果负极使用金属锂，理论容　

固体电解质　量会比锂离子充电电池提高一位数。　但是，为什么锂空气电池至今都　

未普及？原因是它存在致命缺陷，即固体　

反应生成物氧化锂（Ｌｉ２０）会在正极堆　

积，使电解液与空气的接触被阻断，从而　

导致放电停止。　

２００９年２月，日本产业技术综合研究　

所能源技术研究部门能源界面技术研究小　

组组长周豪慎和日本学术振兴会（ＪｓＰｓ）　

外籍特别研究员王永刚共同开发出了新构　

造的大容量锂空气电池。　

他们通过将电解液分成两种来解决　

上述问题。在负极（金属锂）一侧使用有　

机电解液，在正极（空气）一侧使用水性　电解液。在两种电解液之间设置只有锂离　

子穿过的固体电解质膜，将两者隔开。这　

样便可防止电解液混合，并促进电池发生　

反应。　

负极用电解液组合使用的是含有锂　

盐的有机电解液。虽然不能弃用有机溶　

媒，但却限定了使用方法。正极用水性电　

日本三重大学研发出锂空气电池

导语：锂空气电池是金属空气电池的一种，是下一代电池发展的重要方向之一，其原理为利用金属与空气中的氧气发生反应而放电，取代传统锂电池的负极材料。

有媒体报道称，日本三重大学近日成功研发出锂空气电池，有取代传统锂离子电池的潜力，其优势体现在降低电池重量的同时能提高容量，但具体产品情况还需拭目以待，该项目的负责人称，将会在美国化学学会举办的技术展上公开。

特斯拉汽车也在开发锂金属空气电池，此前有媒体报道称，TeslaMotors的公司最新泄漏的专利显示，其已经在汽车电池领域获得重大突破。该专利描述了此电池组由锂离子和金属空气电池（lithium-ionandmetal-air）组成，充一次电可以让汽车行驶距离达400英里（约合650公里）。而英文字母E代表经济性，特斯拉ModelE被寄予了铺平电动汽车大规模应用道路的厚望，预计这款电动汽车的售价为3万美元，续航里程将达200英里。

锂空气电池是金属空气电池的一种，是下一代电池发展的重要方向之一，其原理为利用金属与空气中的氧气发生反应而放电，取代传统锂电池的负极材料。

美国铝业与以色列Phinergy公司就Phinergy铝-空气电池的进一步研发问题就曾签订了联合开发协议。

理论上金属空气电池的容量可以三倍于普通锂离子电池，锂空气电池的开发其实主要面对的是电动汽车，目前的动力锂电池的能量密度在160wh/kg左右，下一代锂电池的能量密度希望做到250wh/kg左右，锂空气电池实验室理论研究宣称能量密度能达3500wh/kg。

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