鋰電池的特點(diǎn)如下：

①電壓高達(dá)3.0V

②能量密度大

③自放電少

④工作溫度范圍大

不只是電池技術(shù)人員，大家應(yīng)該都希望直接發(fā)揮這些特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鋰電池的二次電池化。

但好事多磨，在二次電池化的面前，聳立著巨大的難關(guān)。其中，安全性和達(dá)不到需要的充放電循環(huán)壽命兩個(gè)課題最難解決。至今仍未找到答案。

鋰電池的開發(fā)史（一、擺脫三重苦，鋰電池即將登場(chǎng)）

鋰電池的開發(fā)史（一、擺脫三重苦，鋰電池即將登場(chǎng)）

在反復(fù)充放電的過程中，針狀的金屬鋰不斷生長(zhǎng)。

原因出在充電時(shí)生長(zhǎng)的鋰枝晶（樹枝狀結(jié)晶）。圖4展示了充電時(shí)析出的鋰的形狀，從圖中不難看出將其稱之為樹枝狀結(jié)晶或是針狀結(jié)晶的理由。結(jié)晶針會(huì)穿透隔膜，造成內(nèi)部短路，給安全性造成威脅，或是從電極上脫落，導(dǎo)致容量降低，也就是循環(huán)劣化。

那么，同樣使用金屬負(fù)極的Ni-Cd電池是不是不會(huì)發(fā)生這種問題？鎘的放電生成物——CdO（氧化鎘）或Cd（OH）2（氫氧化鎘）不溶于電解液，會(huì)停留在原位，在電極上生成。因此充電后，會(huì)在原地重新轉(zhuǎn)化成鎘。

就負(fù)極的金屬材料而言，鋅（Zn）遠(yuǎn)比鎘優(yōu)秀。鋅單位重量的電容量約是Cd的1.7倍，單位體積的電容量約是1.4倍。而且，在正極活性物質(zhì)相同的情況下，鋅的電池電壓可以高出約0.4V。這就是干電池、氧化銀電池等一次電池采用鋅作為負(fù)極的原因。

但鋅負(fù)極在運(yùn)用于二次電池的時(shí)候，會(huì)像鋰一樣發(fā)生枝晶問題。圖5通過模式圖，展示了鎘和鋅的電解析出機(jī)制。使用鋅作為負(fù)極時(shí)，放電生成物ZnO（氧化鋅）以鋅酸根離子ZnO22-的形態(tài)溶于電解液，從而生成枝晶。雖然在充電時(shí)，鋅會(huì)重新析出，但此時(shí)的鋅無法回到原位，會(huì)在容易析出的位置電解析出。開始析出后，以尖端部位為活性點(diǎn)，析出將連續(xù)進(jìn)行，樹枝狀的電解析出物——枝晶不斷生長(zhǎng)。倘若沒有這種現(xiàn)象，Ni-Cd即使不存在公害問題，估計(jì)也已經(jīng)被Ni-Zn取而代之。

鎘的放電生成物不溶于電解液，在電極上堆積，充電后重新轉(zhuǎn)化為鎘。鋅的放電生成物溶于電解液，充電時(shí)以枝晶的形態(tài)析出。

使用鋰作為負(fù)極時(shí)，放電生成物也會(huì)溶解于電解液，因此會(huì)和鋅一樣，出現(xiàn)由析出機(jī)制導(dǎo)致的枝晶問題。無論是鋰還是鋅，目前都沒有防范枝晶的有效手段。因此，使用鋰負(fù)極的二次電池還必須等到LIB完成之后才能登場(chǎng)。