關于鋰離子電池的由來和發(fā)展以及特點介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-27 13:34
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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。
1980年，J. Goodenough 發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。
982年伊利諾伊理工大學（the Illinois InsTItute of Technology）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。
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。
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。
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。
1996年Padhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結構的磷酸鹽，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。
鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。舉例來講，紐扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中，容易形成鋰枝晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。
后來，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。
20世紀90年代初，日本Sony能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子蓄電池，不僅性能良好，而且對環(huán)境無污染。隨著信息技術、手持式機械和電動汽車的迅猛發(fā)展，對高效能電源的需求急劇增長，鋰電池已成為目前發(fā)展最為迅速的領域之一。
鋰離子電池的優(yōu)點包括：
1
可靠性和可用性
由于鋰離子電池與鉛酸電池的制造方法不同，鋰離子電池故障率要低得多。由于使用壽命更長，維護要求更低，UPS電源采用鋰離子電池很少發(fā)生故障。
根據(jù)所使用的化學成分，鋰離子電池的使用壽命可長達15年。與鉛酸蓄電池相比，可以顯著節(jié)省更換成本，因為鋰離子電池不必每隔幾年更換一次。
此外，鋰離子電池通常比鉛酸電池具有更長的循環(huán)壽命。例如，鉛酸蓄電池通?？梢蕴峁?00次放電循環(huán)，這意味著可以將電池的容量耗盡至其額定值的50％，然后其重新充電至100％，可以達到200次循環(huán)。但在更換電池之前，鋰電池可以提供500-7000次放電循環(huán)（這取決于所使用的化學物質(zhì)）。另外，鋰離子電池具有較低的自放電率，或者在不使用時自身放電緩慢，這使得它們具有更長的保存時間。
2
重量較輕
鋰離子電池比鉛酸蓄電池重約三分之一。這樣可以節(jié)省數(shù)據(jù)中心建設成本，因為不需要加固地板來承受更多的重量。它還節(jié)省了運輸成本，因為與鉛酸蓄電池相比，能夠以同樣的成本運輸更多的鋰離子電池。
3
更小的體積
鋰離子電池柜的尺寸通常是鉛酸電池柜的一半，達到相同的容量可節(jié)省50％的占地面積。這使組織可以重新規(guī)劃設計數(shù)據(jù)中心，以增加IT系統(tǒng)的可用空間。此外，可以節(jié)省新數(shù)據(jù)中心的建設成本，因為容納用于UPS儲能的鋰離子電池機柜的空間可以更小。
4
能量密度更高
鋰電池具有更高的能量密度（Wh/kg，或每千克瓦特小時）和功率密度（W/kg，或每千克瓦特）。這就是為什么鋰電池能夠以更小的體積和更輕的重量提供與鉛酸蓄電池相同能量的原因。
5
工作在溫度較高的環(huán)境
鋰電池可以在86°F（30°C）的溫度下工作，比鉛酸蓄電池高出近10°C。這使組織可以提高數(shù)據(jù)中心的室溫，從而節(jié)省用于冷卻的電能，降低冷卻成本，節(jié)省總體擁有成本（TCO）。此外，鋰離子電池對溫度變化不太敏感，過高的溫度明顯不會縮短電池的使用壽命。
6
減少維護
鋰電池配有內(nèi)置電池管理系統(tǒng)（BMS），可提供自動狀態(tài)、故障監(jiān)控、電池平衡、電源優(yōu)化和外部通信等監(jiān)測和維護功能。電池管理系統(tǒng)（BMS）使數(shù)據(jù)中心設施工程師能夠更輕松地監(jiān)控電池的運行時間和健康狀況，降低人工和維護成本，并顯著降低電池組故障的風險。
7
充電更快速
鋰離子電池在大約兩小時內(nèi)完全充電，而鉛酸電池在大約24小時內(nèi)完全充電。更快的充電時間意味著鋰離子電池能夠更好地處理多個電力中斷情況。（例如，如果在24小時內(nèi)有多次斷電，鋰電池可以更快地充電，為每次斷電提供完整的UPS后備供電時間。）
8
環(huán)境優(yōu)勢
鋰離子電池的碳足跡為鉛酸電池的三分之一，并且更具有環(huán)保性。
