如何克服鋰電池的不足，提高電池的安全可靠性?
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-27 09:41
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鋰電池的研究歷史可以追溯到20世紀(jì)50年代，于70年代進(jìn)入實(shí)用化，因其具有比能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、
儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中，如便攜式計(jì)算機(jī)、攝錄機(jī)一體化、照相機(jī)、電動(dòng)工具等。
鋰離子電池則是在鋰電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型電池。鋰離子電池與鋰電池在原理上的相同之處是：
兩種電池都采用了一種能使鋰離子嵌入和脫出的金屬氧化物或硫化物作為正極，采用一種有機(jī)溶劑一無(wú)機(jī)鹽體系作為電解質(zhì)。
不同之處是：在鋰離子電池中采用可使鋰離子嵌入和脫出的碳材料代替純鋰作為負(fù)極。鋰電池的負(fù)極(陽(yáng)極)采用金屬鋰，在充電過(guò)程中，金屬鋰會(huì)在鋰負(fù)極上沉積，產(chǎn)生枝晶鋰。
枝晶鋰可能穿透隔膜，造成電池內(nèi)部短路，以致發(fā)生爆炸。為克服鋰電池的這種不足，提高電池的安全可靠性，于是鋰離子電池應(yīng)運(yùn)而生。
純粹意義上的鋰離子電池研究始于20世紀(jì)80年代末，1990年日本Nagoura等人研制成以石油焦為負(fù)極、以鈷酸鋰為正極的鋰離子二次電池。
鋰離子電池自20世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)迅猛發(fā)展，目前已在小型二次電池市場(chǎng)中占據(jù)了最大的份額，另外日本索尼公司和法國(guó)SAFT公司還開(kāi)發(fā)了電動(dòng)汽車用鋰離子電池。
以鈷酸鋰為正極的鋰離子電池為例，解析鋰電池的工作原理。充電時(shí)，鋰離子從LiCoO2晶胞中脫出，其中的離子CO3+氧化為CO4+；放電時(shí)，
鋰離子則嵌入LiCoO2晶胞中，其中的Co4+變成CO3+。由于鋰在元素周期表中是電極電勢(shì)最負(fù)的單質(zhì)
所以電池的工作電壓可以高達(dá)3.6V，是Ni-Cd和Ni-MH電池的三倍。如LiCOO2為正極的鋰離子電池的理論容量高達(dá)274mAh/g，實(shí)際容量為140mAh/g。
鋰離子電池的工作電壓與構(gòu)成電極的鋰離子嵌入化合物和鋰離子濃度有關(guān)。用作鋰離子電池的正極材料是過(guò)渡金屬的離子復(fù)合氧化物，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等，
作為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnOz、錫的復(fù)合氧化物等。
儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中，如便攜式計(jì)算機(jī)、攝錄機(jī)一體化、照相機(jī)、電動(dòng)工具等。
鋰離子電池則是在鋰電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型電池。鋰離子電池與鋰電池在原理上的相同之處是：
兩種電池都采用了一種能使鋰離子嵌入和脫出的金屬氧化物或硫化物作為正極，采用一種有機(jī)溶劑一無(wú)機(jī)鹽體系作為電解質(zhì)。
不同之處是：在鋰離子電池中采用可使鋰離子嵌入和脫出的碳材料代替純鋰作為負(fù)極。鋰電池的負(fù)極(陽(yáng)極)采用金屬鋰，在充電過(guò)程中，金屬鋰會(huì)在鋰負(fù)極上沉積，產(chǎn)生枝晶鋰。
枝晶鋰可能穿透隔膜，造成電池內(nèi)部短路，以致發(fā)生爆炸。為克服鋰電池的這種不足，提高電池的安全可靠性，于是鋰離子電池應(yīng)運(yùn)而生。
純粹意義上的鋰離子電池研究始于20世紀(jì)80年代末，1990年日本Nagoura等人研制成以石油焦為負(fù)極、以鈷酸鋰為正極的鋰離子二次電池。
鋰離子電池自20世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)迅猛發(fā)展，目前已在小型二次電池市場(chǎng)中占據(jù)了最大的份額，另外日本索尼公司和法國(guó)SAFT公司還開(kāi)發(fā)了電動(dòng)汽車用鋰離子電池。
以鈷酸鋰為正極的鋰離子電池為例，解析鋰電池的工作原理。充電時(shí)，鋰離子從LiCoO2晶胞中脫出，其中的離子CO3+氧化為CO4+；放電時(shí)，
鋰離子則嵌入LiCoO2晶胞中，其中的Co4+變成CO3+。由于鋰在元素周期表中是電極電勢(shì)最負(fù)的單質(zhì)
所以電池的工作電壓可以高達(dá)3.6V，是Ni-Cd和Ni-MH電池的三倍。如LiCOO2為正極的鋰離子電池的理論容量高達(dá)274mAh/g，實(shí)際容量為140mAh/g。
鋰離子電池的工作電壓與構(gòu)成電極的鋰離子嵌入化合物和鋰離子濃度有關(guān)。用作鋰離子電池的正極材料是過(guò)渡金屬的離子復(fù)合氧化物，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等，
作為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnOz、錫的復(fù)合氧化物等。
