鋰電池最早期應(yīng)用在哪個領(lǐng)域？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-16 17:39
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鋰電池最早期應(yīng)用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩等優(yōu)點，使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算器，數(shù)碼相機、手表中。
為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進行了研究，從而制造出前所未有的產(chǎn)品。
1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設(shè)備的重量和體積大大減小。
1、1970年代?？松腗.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。
2、1980年，J.Goodenough發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。
3、1982年伊利諾伊理工大學(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關(guān)注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料，具有低價、穩(wěn)定和優(yōu)良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現(xiàn)短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
5、1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。
6、1991年索尼公司發(fā)布首個商用鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費電子產(chǎn)品的面貌。
7、1996年P(guān)adhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，如磷酸鋰鐵(LiFePO4)，比傳統(tǒng)的正極材料更具優(yōu)越性，因此已成為當前主流的正極材料。
隨著數(shù)碼產(chǎn)品如手機、筆記本電腦等產(chǎn)品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，并在逐步向其他產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。1998年，天津電源研究所開始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池。習慣上，人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。
鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。
鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，每月在10%以下。沒有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達100%，而且輸出功率大。使用壽命長。沒有環(huán)境污染，被稱為綠色電池。
作用機理
鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。
當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內(nèi)部的電化學反應(yīng)需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產(chǎn)生泡沫，反而不滿。
使用（放電）注意事項
對電池來說，正常使用就是放電的過程。鋰電池放電需要注意幾點：
第一，放電電流不能過大，過大的電流導致電池內(nèi)部發(fā)熱，有可能會造成永久性的損害。在手機上，這個倒是沒有問題的，可以不考慮。
從右圖上可以看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。
第二，絕對不能過放電！鋰電池內(nèi)部存儲電能是靠電化學一種可逆的化學變化實現(xiàn)的，過度的放電會導致這種化學變化有不可逆的反應(yīng)發(fā)生，因此鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導致電池報廢。好在手機電池內(nèi)部都已經(jīng)裝了保護電路，電壓還沒低到損壞電池的程度，保護電路就會起作用，停止放電。
鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。
鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。而真正的鋰電池由于危險性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池由日本索尼公司于1990年最先開發(fā)成功。它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成負極（傳統(tǒng)鋰電池用鋰或鋰合金作負極）。正極材料常用LixCoO2,也用LixNiO2，和LixMnO4，電解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。
石油焦炭和石墨作負極材料無毒，且資源充足，鋰離子嵌入碳中，克服了鋰的高活性，解決了傳統(tǒng)鋰電池存在的安全問題，正極LixCoO2在充、放電性能和壽命上均能達到較高水平，使成本降低，總之鋰離子電池的綜合性能提高了。預計21世紀鋰離子電池將會占有很大的市場。
鋰離子二次電池充、放電時的反應(yīng)式為LiCoO2+C=Li1-xCoO2+LixC[1]
鋰電池的正確使用方法之電池保養(yǎng)：
電池是一種易耗品，其壽命是一定的（充放電次數(shù)通常為300-500次），因此掌握正確的使用方法是電池“延年益壽”的秘訣。不同類型的電池有不同的充電要求，鎳氫電在充電中容易出現(xiàn)發(fā)熱及高溫的問題，如熱量無法及時散出，極易造成電池性下降或不可逆的損壞甚至爆炸。一般來說按說明書之要求用電池附帶之充電器（或原裝充電器）對電池進行充電即可達到要求，忌長時間不間斷充電和用不符合要求的充電器進行充電（特別是低檔的充電器無保護功能），以免造成損壞或發(fā)生危險，正確的做法應(yīng)是用合格的或原裝充電器進行充電，達到充滿時間后即取下。通常鋰電池有比較完備的保護功能（帶有保護板），對電池充電時沒有太多的其它要求，但為防止保護板過充保護功能失效造成的安全問題，也不建議長時間的充電，電池充飽后即取出，另外充電時必須使用原裝或電池所附帶的充電器，并按說明進行操作和使用，否則可能損壞電池甚至發(fā)生危險；鋰電池過熱爆炸著火的幾率比其他類型的電池高很多，最近APPLE、DELL均有類似的案例；另外，充電時電池或充電器附不要有易燃易爆物品，如：報紙雜志等。
電池使用前需檢查是否滿足負載的要求，在不能達到負載要求的或大電流的（超過1C）情況下使用會使電池損壞或壽命縮短。
由于長期儲存會加速電池自放電和活性物質(zhì)鈍化，環(huán)境溫濕度為10°C～30℃65±20%之間比較合適，同時為降低電池長期儲存（如一年以上）造成的自放電和活性物質(zhì)鈍化帶來的負影響，電池每三個月需做一次充放電循環(huán)，以恢復其原有性能。
以、鋰電池的正確使用方法
雖然鋰電池用途廣泛，在汽車、電動車、手機、平板、筆記本等等設(shè)備中都有用到，在不久的將來，也許有更多的設(shè)備要用它，但就目前看，手機和平板之類的設(shè)備，仍然是距離我們最近的鋰電池供電設(shè)備。因此，有必要對手機鋰電池做出特別的使用說明。充電
在使用鋰電池中應(yīng)注意的是，電池放置一段時間后則進入休眠狀態(tài)，此時容量低于正常值，使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活，只要經(jīng)過3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復正常容量。由于鋰電池本身的特性，決定了它幾乎沒有記憶效應(yīng)。因此用戶手機中的新鋰電池在激活過程中，是不需要特別的方法和設(shè)備的。不僅理論上是如此，從我自己的實踐來看，從一開始就采用標準方法充電這種“自然激活”方式是最好的。對于鋰電池的“激活”問題，眾多的說法是：充電時間一定要超過12小時，反復做三次，以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時以上”的說法，明顯是從鎳電池(如鎳鎘和鎳氫)延續(xù)下來的說法。所以這種說法，可以說一開始就是誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區(qū)別，而且可以非常明確的告訴大家，我所查閱過的所有嚴肅的正式技術(shù)資料都強調(diào)過充和過放電會對鋰電池、特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標準時間和標準方法充電，特別是不要進行超過12個小時的超長充電。通常，手機說明書上介紹的充電方法，就是適合該手機的標準充電方法。
其實電池沒有太多要顧及的使用注意，換句話說是顧及也沒有太大用。一個電池能使用多少次，差別更多的來自電池本身制造中的個體差異，而不是使用方法。除了本身的電池品質(zhì)之外，電池自身的使用壽命是有限的。一旦電池下了生產(chǎn)線，其壽命就開始流逝。不管你是否使用，鋰電池的使用壽命都只在兩到三年。電池容量下降的重要原因之一還是由于氧化引起的內(nèi)部電阻增加，最后電解槽電阻會達到某個點，盡管這時電池充滿電，但電池不能釋放已儲存的電量。許多朋友都認為初次使用鋰電池應(yīng)該充電16個小時以上，這樣可以充分的激活電池，其實這樣做并沒有根據(jù)，這只是當年流行的鎳氫或鎳鎘電池的充電方法，對于鋰離子電池來說并不適用。因為這種以鋰聚合物為核心的電池在理論上并沒有記憶效應(yīng)，即便有，也是完全可以忽略不計的。所以只需要沖3個小時左右就完全可以了，如果顯示充電已完成，并且暫時不需要外接電源使用，那么就可以拔下電源，不必再等這么長的時間了。
