第一章 锂离子电池的发展历史简介

发布网友 发布时间：2024-10-23 22:01

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热心网友 时间：2024-11-09 18:10

锂离子电池的发展历史可追溯至20世纪七十年代，这一时期石油危机促使西方国家关注能源安全与开发新能源。锂离子电池的诞生背景，正是在此国际形势下，从锂金属电池发展而来。锂金属的活性使其在发现初期应用受限，直到1913年，科学家Lewis和Keyes研究出锂金属的电化学电势，预测锂是最优的负极材料。1958年，Harris筛选出碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯作为锂离子电池的电解质，为锂离子电池体系的确立奠定了基础。

1970年，松下公司开始量产以氟化炭作为正极活性物质的锂金属电池，标志着第一个商业化锂金属电池的诞生。随后，Armand等人对离子插层现象的研究，Broadhead等人对金属二硫族化合物的研究，推动了电极材料的演变。Whittingham制成了基于插层反应的Li||TiS2电池，Goodenough等人提出以LiCoO2作为正极材料。随着锂矿开采成本的降低，锂金属电池商业化进程加速。1987年，Moli Energy公司推出了真正意义上广泛商业化的Li||MoS2电，但因锂枝晶问题导致频繁爆炸事故，公司也因此衰败。

面对锂枝晶问题，研究人员转向石墨作为锂负极材料的候选。1976年，Besenhard等人报道了插层石墨电极，石墨的层结构具有垂直于锂2s轨道相互作用的平面的半填充pz轨道，抑制锂体积膨胀和避免枝晶生长。1978年，Armand等人使用聚环氧乙烷作为电解质，成功将石墨作为负极材料应用到锂电池体系中，并提出了摇椅式电池的概念，即现在的锂离子电池。Xing等人从分子水平解释了EC-PC差异对形成SEI的影响。此后，锂离子电池迎来了消费电子和电动汽车市场的两次飞跃式发展。

目前，商业化锂离子电池面临能量密度和安全性的挑战，全球锂资源有限，因此开发新型电池储能体系成为必要。新型电池储能体系的开发将从正负极活性材料、电解液技术路线的更替中不断发展。未来文章将系统介绍钠离子电池、金属负极电池和全固态电池等新型电池体系。