锂电池

锂金属材料的电池
锂电池(Lithium Cell)是指由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。[7]工作原理是通过锂离子不断的进行嵌入和脱嵌运动,同时与电子相结合。锂电池锂的基本结构由正极、负极、隔离膜、电解液和外壳五部分组成。[8]它具有比能量高、使用寿命长、绿色环保等优点。[9][10]
锂电池的分类可按照电池结构、使用次数、外部结构以及极片材料等维度进行划分,[11][12][13][14]若按照使用次数分类,它可分为锂一次电池与锂二次电池。[15]锂电池常见的性能参数有开路电压、工作电压、额定容量、放电深度、自放电率、电池能量和电池内阻等。[8]锂电池被广泛应用于各种设备和领域,如便携设备、储能、工业领域,代表前沿趋势的新能源汽车也正是其中之一。[16]
1913年,锂金属电池的概念由美国化学家吉尔伯特·路易斯(Gilbert N. Lewis)提出并进行了相关研究;而锂离子电池的研究则始于20世纪70年代,由英国科学家斯坦利·惠廷厄姆(M. S. Whittingham)等人开始。[17]在其之后,许多学者进行研究,1985年,第一个现代意义上的二次锂离子电池由日本科学家吉野彰(Akira Yoshino)制作而成。在1991年,日本索尼公司开始销售第一块锂离子电池[18]随着电信、信息市场的发展,特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用,给锂离子电池带来了市场机遇。而聚合物锂离子电池以其在加工性能、质量、材料价格等方面的独特优势,将逐步取代液体电解质锂离子电池,成为了锂离子电池的主流,被誉为“21世纪的电池”。[19]

发展历史

1913 年,美国麻省理工学院的Gilbert N. Lewis 教授在美国化学学会会刊上发表“The potential of the lithium electrode”论文,首次系统阐述和测量金属锂电化学电位,被视为最早的系统研究锂金属电池的工作。但是由于金属锂化学性质十分活泼,导致其在空气和水中极其不稳定,从而使得随后几十年间锂基电化学电池并未引起人们重视,这种情况一直到20世纪60年代才开始有转机。[17][20]