鋰電池的缺陷有哪些呢，鋰電池的缺陷在未來(lái)有什么突破嗎、
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-22 08:01
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1958年，哈里斯(Harris)考慮到鋰會(huì)與水以及空氣發(fā)生反應(yīng)，提出了采用有機(jī)電解質(zhì)作為金屬鋰電池的電解質(zhì)。這一構(gòu)想一直左右了鋰離子電池的發(fā)展。但是液態(tài)電解液存在一定的安全隱患，因此諸多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)決定另辟蹊徑去開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)。全固態(tài)電池將原先的液態(tài)有機(jī)電解池?fù)Q成一種全新的固態(tài)電解質(zhì)。固態(tài)電解質(zhì)不僅能夠保證原有的儲(chǔ)電性能，還能防止枝晶問(wèn)題的產(chǎn)生，而且更安全，更廉價(jià)。
鋰金屬電池則是近幾年科學(xué)研究的另一個(gè)焦點(diǎn)。這是因?yàn)?，鋰嵌合物雖然解決了樹枝狀結(jié)晶等安全問(wèn)題，但是由于嵌合物不具有得失電子的功能，因此電池容量大大降低。比如電池的金屬鋰負(fù)極的比容量是石墨鋰化合物C6Li負(fù)極的11倍以上！如果鋰金屬充電電池能夠研發(fā)成功，我們的電子設(shè)備會(huì)更加輕盈，電動(dòng)汽車則會(huì)跑得更遠(yuǎn)！
目前，鋰電池仍然存在著一些安全問(wèn)題，比如部分手機(jī)廠商于對(duì)隔膜材料質(zhì)量控制不嚴(yán)或者工藝缺陷，導(dǎo)致隔膜局部變薄，不能有效隔離正極與負(fù)極，從而造成了電池的安全問(wèn)題。其次鋰電池在充電過(guò)程中很容易發(fā)生短路情況。雖然，現(xiàn)在大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護(hù)電路，還有防爆線，但很多情況下，這個(gè)保護(hù)電路在各種情況下不一定會(huì)起作用，防爆線能起的作用也很有限。因此，提高鋰電池的安全性也是研究焦點(diǎn)。
石墨價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是十分理想的負(fù)極材料，那么正極應(yīng)該采用什么材料呢。1970年，M.S.Whittingham發(fā)現(xiàn)鋰離子可以在層狀材料TiS2可逆的嵌入析出，適合做鋰電池正極。1980年，美國(guó)物理學(xué)教授JohnGoodenough找到了新物質(zhì)的LiCoO2。這種物質(zhì)也具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)。1982年，Goodenough就發(fā)現(xiàn)了具有三維空隙的LiMn2O4，這種結(jié)構(gòu)能夠提供三維通道給鋰離子移動(dòng)。1996年Goodenough又發(fā)現(xiàn)具有橄欖樹結(jié)構(gòu)的LiFePO?，這個(gè)物質(zhì)具有更高的安全性，尤其耐高溫，耐過(guò)充電性能遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)鋰離子電池材料。
日本索尼公司將鈷酸鋰(正極材料)和石墨(負(fù)極材料)結(jié)合，使用含有鋰鹽(如六氟磷酸鋰)的有機(jī)溶劑作為電解液，在1990年開發(fā)出了全新的可充電鋰電池，1992年，該種電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。這樣的電池，工作電壓可達(dá)到3.7伏以上，索尼公司在并將該技術(shù)重新命名為“Li-ion”。這個(gè)標(biāo)識(shí)可以在很多手機(jī)電池或者筆記本電池上找到。高性能，低成本，安全性好，這種鋰離子電池一經(jīng)問(wèn)世立刻受到了歡迎，幫助索尼一躍成為行業(yè)老大。由于鋰離子電池中不含有重金屬鉻，與鎳鉻電池相比，大大減少了對(duì)環(huán)境的污染。
一般的電池主要的構(gòu)造包括有正極、負(fù)極與電解質(zhì)三項(xiàng)要素。鋰離子電池下一個(gè)重要更新是以高分子材料主要是取代電解質(zhì)溶液。1973年，Wright等人發(fā)現(xiàn)某些聚合物能夠較快的傳導(dǎo)鋰離子。1975年Feullade和Perche又發(fā)現(xiàn)PEO，PAN，PVDF等聚合物的堿金屬鹽配合物具有離子導(dǎo)電性。1978年，法國(guó)的Armadnd博士預(yù)言這類材料可以用作儲(chǔ)能電池的電解質(zhì)，提出電池用固體電解質(zhì)的設(shè)想。1995年，日本索尼公司發(fā)明了聚合物鋰電池，電解質(zhì)是凝膠的聚合物。1999年，聚合物鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商品化。
