锂电池的发展历史

如题所述

在历史的长河中,电池技术的演变如同一部传奇篇章,从原始的电容器到现代的锂电池,每个里程碑都见证了科技的进步与挑战的突破。让我们一起探索锂电池的诞生与发展历程。


最初的火花源于1745年的莱顿瓶,但它的放电速度却限制了其实际应用。然而,伽伐尼的青蛙腿实验(1790年代</)和伏打的伏打电堆(由锌铜盐水构成)标志着化学电池的诞生,预示着电池能量转换的可能。1836年,丹尼尔电池的出现,以硫酸铜和硫酸锌的组合,解决了气泡问题,首次为电报传输提供了稳定的电力支持。


1856年,普兰特的铅酸电池横空出世,它的广泛应用开启了备用电源的新纪元,直至今日仍扮演着重要角色。但随着科技的演进,人们寻求更高的能量密度,镍镉电池(1899年</)因其高能密度进入电子设备领域,尽管有毒,但随后被镍氢电池所取代,这标志着电池技术的不断迭代。


真正的转折点出现在1960年代,锂电池时代拉开了序幕。锂金属(被誉为理想的负极材料</)因其高容量和低电势引起了科学家们的关注,然而,早期的实验因操作难度和安全性问题而困难重重。哈里斯在1958年的尝试,将锂金属置于有机酯溶液中,为后续的研究奠定了基础。


随着钝化层生成和离子传输研究的深入,NASA在1965年对Li||Cu电池的研究推动了锂离子电池的早期发展。1969年,人们开始尝试锂、钠、钾金属的商业化有机溶液电池,尽管性能有限,但这些尝试无疑拓宽了电池科技的边界。1970年,松下公司推出了首个商业锂电池(Li||CFx电池</),虽然性能受限,但预示着锂电池的商业化之路。


1975年,三洋公司的可充电锂电池应用于计算器,进一步推动了锂电池的实用化进程。科学家们不断探索,如M.B.Armand和J.Broadhead的研究,他们的工作成为锂电池进步的催化剂。1975年Exxon的电池专利和商业化,标志着二次锂电池的诞生,能量密度显著提升,技术得以飞跃。


正极材料的研究焦点集中在过渡金属二硫族化合物上,而负极材料的探索则相对较少。然而,锂金属电池的安全性问题使其逐渐淡出主流。在Moli电池爆炸事件的阴影下,石墨作为替代负极材料的研究开始兴起,Goodenough教授对锂钴氧化物(LCO)的研究引领了锂离子电池的革新。1991年,索尼的LCO电池商业化,奠定了锂离子电池的基石。


科学家们并未止步,他们继续探索PEO固态电解质和摇椅电池等前沿技术,但这些细节仍待深入挖掘。1991年后,锂离子电池进入了快速发展阶段,涵盖了各种化学体系,开启了电池科技的新篇章。每一步都充满了挑战与创新,让我们期待锂离子电池的未来将如何书写新的传奇。

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