2019諾貝爾化學獎頒給(gei)了(le)鋰(li)電(dian)池(chi)領(ling)域,諾貝爾獎委員會表示(shi),“他們(獲獎者)創(chuang)造了(le)一個可充電(dian)的世界”。你可能不知道,最初的鋰(li)電(dian)池(chi)體(ti)積龐大,使用條件(jian)也(ye)極(ji)為有限,鋰(li)電(dian)池(chi)發(fa)(fa)展到目前的極(ji)致大小,中間經歷了(le)無數次(ci)失敗。本期(qi)專題(ti),Maigoo網編輯帶(dai)您了(le)解鋰(li)電(dian)池(chi)發(fa)(fa)展現狀(zhuang)和趨勢,告訴您鋰(li)電(dian)池(chi)的發(fa)(fa)展歷史(shi)。
“鋰(li)電(dian)池(chi)”,是一類由鋰(li)金(jin)(jin)屬或鋰(li)合(he)金(jin)(jin)為(wei)負極材料、使用非水電(dian)解質(zhi)溶液(ye)的電(dian)池(chi)。
鋰電池大致可分為鋰離子電池和鋰金屬電池兩類。
鋰(li)離子(zi)電池(chi)一般使(shi)用鋰(li)合金金屬氧化物為正極材料(liao)、石墨為負(fu)極材料(liao)、使(shi)用非水(shui)電解質的電池(chi),是目前(qian)的主流電池(chi);
鋰金屬(shu)電(dian)池一(yi)般使用二(er)氧化錳為(wei)正(zheng)極材料、金屬(shu)鋰或其合金金屬(shu)為(wei)負極材料、使用非水電(dian)解質(zhi)溶液的電(dian)池。
鋰金(jin)屬電(dian)池技術要(yao)求較(jiao)高,但是(shi)其(qi)安全性(xing)、比(bi)(bi)容(rong)量、自放電(dian)率和性(xing)能價(jia)格比(bi)(bi)均(jun)優(you)于鋰離(li)子電(dian)池,目前(qian)只有有少數(shu)幾個國(guo)家的公司生產。
大多數人在衡量鋰(li)電(dian)(dian)池的(de)壽命(ming)時以(yi)充放電(dian)(dian)的(de)次數來計算,事實上,鋰(li)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)量完全(quan)耗盡再(zai)充對電(dian)(dian)池的(de)傷害比較大。所(suo)以(yi),如果每次用到一般(ban)的(de)電(dian)(dian)量再(zai)充,這樣(yang)鋰(li)電(dian)(dian)池的(de)壽命(ming)反而會延長。
一般來說,鋰電池(chi)的壽(shou)命有2—3年(nian)的時間,但是高(gao)品質的電池(chi)充放電多個周期后(hou),仍然會(hui)保留原始容量的80%,所以很多鋰電供電產品在經過兩三年(nian)后(hou)仍然可以使用。
準(zhun)確來(lai)說(shuo),鋰(li)電池確實存在不安(an)全的可能性,一(yi)些手機品(pin)牌、汽車(che)品(pin)牌使用的鋰(li)電池都出(chu)現過自燃、爆炸的現象。
鋰電(dian)池(chi)出現爆(bao)炸的(de)(de)原因(yin)主要分為(wei)三種(zhong)(zhong)(zhong),第一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)外部短路(lu),第二種(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)內部短路(lu),第三種(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)過充。前兩者(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)鋰電(dian)池(chi)自身設計不良(liang)導致的(de)(de);而過充往往是(shi)因(yin)為(wei)使用(yong)了質量不達標的(de)(de)充電(dian)器。
2019年的諾貝(bei)爾化學獎給了鋰(li)電(dian)池領(ling)域(yu),諾獎官(guan)網稱“他們(men)(獲獎者)創造了一個可充電(dian)的世界”。鋰(li)離子電(dian)池被廣泛(fan)應用在手機(ji)、筆記本(ben)電(dian)腦(nao)、電(dian)動汽車等領(ling)域(yu),遍(bian)布我們(men)生(sheng)活的各個角落,而鋰(li)電(dian)池的發展史還要追溯(su)到上世紀70年代。
1970年,美國(guo)化學家威(wei)廷(ting)漢(han)使用(yong)金屬鋰制成了首個鋰電池(chi),但是此(ci)時的鋰電池(chi)對工作環境的要求較高,體積也較大,僅(jin)能在室溫下(xia)使用(yong)。
1980年(nian),美國化學家古迪納夫(fu)在威廷漢的(de)研究基礎上(shang),發現鈷酸(suan)鋰可作為鋰離子電池的(de)正極材料。這一(yi)發現使得鋰離子電池的(de)電位翻(fan)了一(yi)番(fan),同時體積縮小了很多,鋰電池商(shang)用距(ju)離人類又近了一(yi)步。
1981年(nian),日本科學家吉(ji)野彰開始對鋰電池進行研究,并(bing)在19世紀(ji)80年(nian)代后期,使用石(shi)油焦和(he)古迪納夫的(de)(de)鋰-鈷氧化(hua)物,研制出了更安全的(de)(de)可(ke)商用鋰離子電池。
1991年,索尼(ni)公(gong)司將鋰離子電(dian)(dian)池(chi)正式投入市場,這(zhe)一年,一直(zhi)停留在實驗(yan)室階段的(de)鋰電(dian)(dian)池(chi)正式開啟了商用時代,鋰離子電(dian)(dian)池(chi)革新了消費電(dian)(dian)子產品的(de)面貌。
鋰電(dian)池從根本上改善了我(wo)們(men)存儲和使用能(neng)(neng)源(yuan)的方式,它(ta)不僅適用于(yu)我(wo)們(men)的日常生活,還可以(yi)儲存太(tai)陽能(neng)(neng)和風能(neng)(neng),讓無化(hua)石燃料的世(shi)界(jie)成為(wei)可能(neng)(neng)。上述三位科學(xue)家也因(yin)為(wei)鋰電(dian)池在(zai)2019年共同(tong)獲得諾(nuo)貝爾化(hua)學(xue)獎。
能(neng)源存儲技術發展至(zhi)今,針對不(bu)同的領(ling)域、不(bu)同的需(xu)求(qiu),人們(men)已提出和開發了多(duo)種(zhong)儲能(neng)技術來滿足應用。與其它商業化的可充放電池相比,鋰離子電池具有能(neng)量密度高、循環壽命長、工作溫度范(fan)圍寬和安全可靠等優點,是(shi)目前(qian)儲能(neng)產品開發中最可行的技術路線。
在汽車行(xing)業,在特斯拉、比亞迪、銀隆等(deng)企(qi)業推動下,鋰(li)離子電池成為儲能主(zhu)流電池技術的(de)趨勢越(yue)來越(yue)明顯。如今,以(yi)鋰(li)電池作為“心臟”的(de)新能源汽車發展(zhan)得如火(huo)如荼。
在醫(yi)療行(xing)業,鋰電池(chi)被廣泛應用(yong)于(yu)心臟起搏器,性(xing)能(neng)穩定(ding),一般(ban)試用(yong)期可(ke)達(da)十年之久。
在航天(tian)航空領域,鋰離(li)子電池為發射和飛行中的校(xiao)正、地面(mian)操作提(ti)供(gong)支持,同時有利于提(ti)高電池的功效并(bing)支持夜間作業。
在日常生活方面,鋰電池(chi)(chi)的(de)應(ying)用(yong)更是五花八門,小到智能(neng)手(shou)表、手(shou)機(ji)、數碼(ma)相機(ji)、攝(she)影機(ji)、剔須刀、兒童(tong)玩具(ju)、電動(dong)工具(ju)等(deng),大(da)到從醫院、賓館、超市、等(deng)場合的(de)應(ying)急電源,都使用(yong)鋰離子電池(chi)(chi)。
中國(guo)在鋰電領域制造優勢(shi)非(fei)常明顯,2018年,中國(guo)鋰電池產(chan)量(liang)達(da)到(dao)120G瓦時,同比增長了26.71%,產(chan)量(liang)超過全球(qiu)產(chan)量(liang)一半。
特斯(si)拉創始人(ren)馬斯(si)克曾表示,“對特斯(si)拉來說,電池未來可能是(shi)比電動車更大的生意。”
雖然(ran)(ran)目(mu)前商業化(hua)鋰電(dian)池(chi)已經比(bi)較成熟,但是展望未來,鋰電(dian)池(chi)的安全問題和比(bi)容量低的問題仍然(ran)(ran)需要解決。
根(gen)據《鋰(li)離(li)子電池行業(ye)規范(fan)(fan)條件》及《鋰(li)離(li)子電池行業(ye)規范(fan)(fan)公(gong)告管理暫(zan)行辦法》的規定,經(jing)企業(ye)申報(bao)、...
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