鋰電池
2019諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了鋰電池領(lǐng)域，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)表示，“他們（獲獎(jiǎng)?wù)撸﹦?chuàng)造了一個(gè)可充電的世界”。你可能不知道，最初的鋰電池體積龐大，使用條件也極為有限，鋰電池發(fā)展到目前的極致大小，中間經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次失敗。本期專題，Maigoo網(wǎng)編輯帶您了解鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，告訴您鋰電池的發(fā)展歷史。
“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
鋰電池大致可分為鋰離子電池和鋰金屬電池兩類。
鋰離子電池一般使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池，是目前的主流電池；
鋰金屬電池一般使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
鋰金屬電池技術(shù)要求較高，但是其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池，目前只有有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的公司生產(chǎn)。
大多數(shù)人在衡量鋰電池的壽命時(shí)以充放電的次數(shù)來(lái)計(jì)算，事實(shí)上，鋰電池電量完全耗盡再充對(duì)電池的傷害比較大。所以，如果每次用到一般的電量再充，這樣鋰電池的壽命反而會(huì)延長(zhǎng)。
一般來(lái)說(shuō)，鋰電池的壽命有2—3年的時(shí)間，但是高品質(zhì)的電池充放電多個(gè)周期后，仍然會(huì)保留原始容量的80%，所以很多鋰電供電產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)兩三年后仍然可以使用。
準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，鋰電池確實(shí)存在不安全的可能性，一些手機(jī)品牌、汽車品牌使用的鋰電池都出現(xiàn)過(guò)自燃、爆炸的現(xiàn)象。
鋰電池出現(xiàn)爆炸的原因主要分為三種，第一種是外部短路，第二種是內(nèi)部短路，第三種是過(guò)充。前兩者是因?yàn)殇囯姵刈陨碓O(shè)計(jì)不良導(dǎo)致的；而過(guò)充往往是因?yàn)槭褂昧速|(zhì)量不達(dá)標(biāo)的充電器。
2019年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)給了鋰電池領(lǐng)域，諾獎(jiǎng)官網(wǎng)稱“他們（獲獎(jiǎng)?wù)撸﹦?chuàng)造了一個(gè)可充電的世界”。鋰離子電池被廣泛應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，遍布我們生活的各個(gè)角落，而鋰電池的發(fā)展史還要追溯到上世紀(jì)70年代。
1970年，美國(guó)化學(xué)家威廷漢使用金屬鋰制成了首個(gè)鋰電池，但是此時(shí)的鋰電池對(duì)工作環(huán)境的要求較高，體積也較大，僅能在室溫下使用。
1980年，美國(guó)化學(xué)家古迪納夫在威廷漢的研究基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可作為鋰離子電池的正極材料。這一發(fā)現(xiàn)使得鋰離子電池的電位翻了一番，同時(shí)體積縮小了很多，鋰電池商用距離人類又近了一步。
1981年，日本科學(xué)家吉野彰開(kāi)始對(duì)鋰電池進(jìn)行研究，并在19世紀(jì)80年代后期，使用石油焦和古迪納夫的鋰-鈷氧化物，研制出了更安全的可商用鋰離子電池。
1991年，索尼公司將鋰離子電池正式投入市場(chǎng)，這一年，一直停留在實(shí)驗(yàn)室階段的鋰電池正式開(kāi)啟了商用時(shí)代，鋰離子電池革新了消費(fèi)電子產(chǎn)品的面貌。
鋰電池從根本上改善了我們存儲(chǔ)和使用能源的方式，它不僅適用于我們的日常生活，還可以儲(chǔ)存太陽(yáng)能和風(fēng)能，讓無(wú)化石燃料的世界成為可能。上述三位科學(xué)家也因?yàn)殇囯姵卦?019年共同獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
能源存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展至今，針對(duì)不同的領(lǐng)域、不同的需求，人們已提出和開(kāi)發(fā)了多種儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)滿足應(yīng)用。與其它商業(yè)化的可充放電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前儲(chǔ)能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中最可行的技術(shù)路線。
在汽車行業(yè)，在特斯拉、比亞迪、銀隆等企業(yè)推動(dòng)下，鋰離子電池成為儲(chǔ)能主流電池技術(shù)的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。如今，以鋰電池作為“心臟”的新能源汽車發(fā)展得如火如荼。
在醫(yī)療行業(yè)，鋰電池被廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，性能穩(wěn)定，一般試用期可達(dá)十年之久。
在航天航空領(lǐng)域，鋰離子電池為發(fā)射和飛行中的校正、地面操作提供支持，同時(shí)有利于提高電池的功效并支持夜間作業(yè)。
在日常生活方面，鋰電池的應(yīng)用更是五花八門，小到智能手表、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)、剔須刀、兒童玩具、電動(dòng)工具等，大到從醫(yī)院、賓館、超市、等場(chǎng)合的應(yīng)急電源，都使用鋰離子電池。
中國(guó)在鋰電領(lǐng)域制造優(yōu)勢(shì)非常明顯，2018年，中國(guó)鋰電池產(chǎn)量達(dá)到120G瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)了26.71%，產(chǎn)量超過(guò)全球產(chǎn)量一半。
特斯拉創(chuàng)始人馬斯克曾表示，“對(duì)特斯拉來(lái)說(shuō)，電池未來(lái)可能是比電動(dòng)車更大的生意?！?/p>
雖然目前商業(yè)化鋰電池已經(jīng)比較成熟，但是展望未來(lái)，鋰電池的安全問(wèn)題和比容量低的問(wèn)題仍然需要解決。
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