技术发明｜锂电池发展史_【科技创新里程碑】

电池已成为生活必需品，小到手表，大到电动汽车，都有它的参与。...

电池已成为生活必需品，小到手表，大到电动汽车，都有它的参与。至今为止，电池已有了200多年的历史，一切归功于意大利解剖学家伽伐尼，1780年的一天，他做青蛙大腿实验时，发现了青蛙腿会抽搐，他称之为“生物电”。

伽伐尼的青蛙实验给了伏打——意大利一位物理学教授启发，发明了“伏打电池”，原料是锌片、铜片以及盐水。然而，这种电池又会存在随着时间的增长，电压下降的现象。为了解决这一问题，1860年，法国的普朗泰发明出了铅做电极的电池，当电池因为使用了一段时间电压下降时，可以通反向电流，使得电池电压回升，这就是“蓄电池”。蓄电池不仅不方便搬运，命也比较短。短命蓄电池的终结者是发明大王爱迪生。他曾在电池的发展史上留下了重重的一笔，为了改善短命蓄电池，爱迪生致力于实验合适的金属材料，4万多次实验，几千种材料。终于功夫不负有心人，1904年，爱迪生用氢氧化钠代替硫酸，镍、铁代替铅，制成了世界上第一个镍铁电池。

如今，电池家族扩张了，使用方便价格低廉的干电池，能够多次充电放电反复使用的蓄电池，还有各类的充电电池：铅蓄电池、太阳能电池和锂电池等等。

其中，电池界最受人青睐的莫过于“锂系电池”，不同于镍电池的低容量、记忆效应、自放电现象以及环境污染问题，锂系电池高能、环保，能量密度大、电压较高、可长时间存放，这些优势让它在最近几十年发展迅猛，甚至成为时下手机行业唯一的源动力。

什么是锂系电池？

锂系电池是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。锂原电池和锂离子电池共同组成锂系电池。锂原电池里面含有纯态的锂金属，是一次性使用、不能充电的电池。当然，这种电池要求限制比较多，现在只有少数的国家在生产。如今，用的更多的是锂离子电池。我们现在使用的手机和笔记本电脑用的都是锂离子电池。锂离子电池负极是用碳素材料做的，正极是用含锂的化合物做的，注意，在化合物中，锂不是以金属锂的形态存在，而是锂离子。其充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。

“氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖”相信大家对元素周期表都了然于胸，而金属锂外只有一个电子，很容易失去，因此化学性质很是活泼。这就导致金属锂的保存、使用或是加工都比其他金属要复杂得多。所以，很长时间以来，锂电池都没有得到应用。

后来，随着科学技术的发展，锂电池渐渐也登上了舞台。由于具有很高的能量密度。锂离子电池的设计贯彻了全新的电池概念，一般来说，普通电池都是基于简单的氧化还原反应，而锂离子电池除了氧化还原反应以后，还基于电化学嵌入/脱嵌反应。在两极形成的电压降驱动下，锂离子会从电极材料的“空隙”中嵌入或是脱嵌。

1958年，哈里斯提出了采用有机电解质作为锂金属原电池的电解质。1962年，波士顿召开的电化学学会冬季会议上，提出了“锂非水电解质体系”的设想，第一次把活泼金属锂引导电池设计中，这就是锂电池的雏形。这个时期的锂电池还没有二次充电的能力，被称作锂一次电池或者锂原电池。我们最熟悉的金属锂一次电池便是手表，计算器和电脑主板中经常使用的纽扣电池，它是典型的锂锰一次电池，但是这种电池只能用一次，不够环保。

1972年，被称为金属锂二次电池（负极是金属锂）的第一块可以充电的锂电池出现了。美国埃克森（Exxon）公司推出的首款可充电锂电池就拥有可深度充放电1000次且每次循环的损失不超过0.05%的优良性能。

这种拥有可重复充放电能力的锂电池有一种安全隐患。在充电的过程中，锂电极上的金属沉积速度是不一样的（由电极表面的凹凸不平造成），锂金属会在沉积的过程中形成树枝状的晶体。过度充电会后，电池的正负两极会被金属锂晶枝连接起来形成短路，使电池大量放热而起火甚至爆炸。1989年锂/二氧化锰二次锂电池的起火事故导致大多数企业停止了对此类电池的开发。

从1990年以来，正极材料、负极材料与电解质的不断革新带动着可充放二次锂电池的发展。

1980到1990年这段时间里，锂离子电池开始出现并得到了快速发展。这种电池用嵌入式化合物取代了金属锂，使锂离子在充放电的过程中能在电池两极摇摆，因此又被称为“摇椅式电池”。

1995年，日本索尼公司发明了聚合物锂电池，电解质是凝胶的聚合物。1999年，聚合物锂电池开始商品化。

锂离子电池自从90年代初开发成功以来，由于其具有众多优点，已经成为目前综合性能最好的电池体系。锂离子电池的产量和销售额始终保持高速的增长，目前已经在移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等得到了广泛应用。同时，随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池的应用领域逐渐扩大，目前电动汽车、航天和储能等方面所需的大容量锂离子电池开始发挥更大的作用。