锂电池发展简史课件培训学习课件.pptx

锂电池发展简史Briefhistoryoflithiumbatterydevelopment讲解人：XXX

21锂电池概念与锂原电池发展(1960～1970)1960～1970年代石油危机，寻找新的替代能源同步军事、航空、医药等领域也对电源提出新的规定电池已不能满足高能量密度电源的需要。不过锂金属在室温下与水反应,因此假如要让锂金属应用在电池体系中,非水电解质的引入非常关键。锂比重很小、电极电势极低,能量密度很大的金属锂电池体系理论上能获得最大的能量密度,因此它顺理成章地进入了电池设计者的视野。010203

31.1??Li/CuCl2体系:初次尝试Chilton与Cook设计了一种新型的电池使用锂金属作负极,Ag,Cu,Ni等卤化物作正极,低熔点金属盐LiCl-AlCl3溶解在丙烯碳酸酯中作为电解液。虽然该电池存在的诸多问题使它仅停留在概念上,未能实现商品化,但Chilton与Cook的工作启动了锂电池研究的序幕。1958年Harris提出采用有机电解质作为锂金属原电池的电解质。1962年波士顿，电化学学会秋季会议LockheedMissile和SpaceCo.的ChiltonJr.和Cook提出“锂非水电解质体系”的设想。

41.2Li/(CF)n体系:初见端倪氟化碳锂原电池发明是锂电池发展史上的大事,原因在于它是第一次将“嵌入化合物”引入到锂电池设计中。1970年日本松下电器企业与美国军方几乎同步独立合成出新型正极材料--碳氟化物。松下电器成功制备了分子体现式为(CFx)n(0.5≤x≤1)的结晶碳氟化物,将它作为锂原电池正极。美国军方研究人员设计了(CxF)n(x=3.5-7.5)。无机锂盐+有机溶剂电化学体系,拟用于太空探索。1973年氟化碳锂原电池在松下电器实现量产,初次装置在渔船上。

51.3Li/MnO2体系:收获成功1975年三洋企业在过渡金属氧化物电极材料获得突破,Li/MnO2开发成功,用在CS-8176L型计算器上。1977年有关该体系设计思绪与电池性能的文章一连两期刊登在日文杂志“电气化学与工业物理化学”上。1978年锂二氧化锰电池实现量产,三洋第一代锂电池进入市场。

61.4Li/Ag2V4O11体系:医用领域佼佼者1976年,锂碘原电池出现接着,许多用于医药领域的专用锂电池应运而生,其中锂银钒氧化物(Li/Ag2V4O11)电池最为畅销,它占据植入式心脏设备用电池的大部分市场份额。这种电池由复合金属氧化物构成,放电时由于两种离子被还原,正极的储锂容量到达300mAh/g。银的加入不仅使电池体系的导电性大大增强,并且提高了容量运用率。Li/Ag2V4O11体系是锂电池专用领域的一大突破。

7众多无机物与碱金属的反应显示出很好的可逆性。这些后来被确定为具有层状构造的化合物的发现,对锂二次电池的发展起到极为关键的作用。2锂金属二次电池(1972-1984)锂原电池的成功激起二次电池的研究热潮学术界的目光开始集中在怎样使该电池反应变得可逆这个问题上高能量密度手表计算器可植入医学仪器

82.1??嵌入化合物:锂二次电池成功的关键60年代末贝尔试验室的Broadhead等人发现,在放电深度低的状况下,反应具有良好的可逆性。斯坦福大学的Armand等人60年代末发现一系列富电子的分子与离子可以嵌入到层状二硫化物的层间构造中,例如二硫化钽(TaS2)，此外，他们还研究了碱金属嵌入石墨晶格中的反应,并指出石墨嵌碱金属的混合导体可以用在二次电池中。1972年Steel与Armand等人提出“电化学嵌入”概念的理论基础

9锂嵌入反应示意图

102.2??第一块锂二次电池诞生伴随嵌入化合物化学研究的深入,在该类化合物中寻找具有应用价值的电极材料的目的逐渐清晰起来。Exxon企业研发人员继续斯坦福大学团体的研究,他们让水合碱金属离子嵌入到二硫化钽TaS2中,在分析生成的化合物时,研究人员发现它非常稳定。这一切都预示着:在层状二元硫化物中选出具有应用价值的材料作为锂二次电池的正极将是非常有也许的。最终二硫化钛(TiS2)以其优良体现得到电池设计者的青睐。

11Exxon设计了一种以TiS2为正极、锂金属为负极、LiClO4/二恶茂烷为电解液的电池体系。1972年试验表明,该电池的性能体现良好，深度循环靠近1000次,每次循环损失低于0.05%。

12充电过程中,由于金属锂电极表面凹凸不平,电沉积速率的差异导致不均匀沉积,导致树枝状锂晶体在负极生成。当枝晶生长到一定程度就会折断,产生“死锂”,导致锂的不可逆,使电池充放电实际容量减少。锂枝晶也有也许刺穿