試析鋰電池的發展進程與實際應用

徐存

摘要：從1990年鋰離子電池被發明出來以后，鋰離子電池的材料以及生產技術工藝得到了高速的發展。研究電池的材料，方便于未來提高鋰離子電池性能。因為電池的耐高低溫性能、循環性能與安全性能的全面提升，在各種手機、筆記本電腦、平板電腦以及電動工具等領域，鋰離子電池已經廣泛應用了。加速能源供應系統和其他應用，未來十年，鋰離子電池將保持強勁的市場需求，并將擴展到其他應用領域。

關鍵詞：鋰離子電池;二次電池;電池性能

引言：

鋰電池是一種新型發展的化學材料電源，電極是采用金屬鋰或者含鋰材料作為。同時具有體積小，重量小，充放電率高，無記憶效應，維護簡單，壽命長等諸多優點。堿性鋅錳電池、鉛電池、鋅電池、堿性鋅錳電池、鉛電池、鋅電池還有鋰電池等電池都是現在應用較多的化學電源，而不同的化學電源在各個應用領域都有著不同的優點，各有所長。

一、鋰電池的發展

二十世紀六十年代，美國人為了尋找能源電池，發現了金屬鋰，這是最輕的金屬元素。在20世紀70年代時已經開始了有關充電鋰電池的實驗研究，只不過在當時，鋰電池只是存在于軍用而不是民用，如鐘表、計算器和植入式醫療器械，但它們只是充電的一種方式。本論文從環境、資源等方面對二次電池的回收利用進行了研究^[1]。

1970-1980年間，Exon公司的研究人員深入研究了鋰二次電池，在1977-1979年之間，Exon公司推出了一款新的扣式鋰合金二次電池，而這種鋰電池主要用于鐘表和各種小型電子產品或者設備，但從那時起，安全性問題就開始顯現。因此Exon公司未能將這類新型鋰二次電池推向市場，在20世紀80年代后期，一個名叫加拿大莫里能源公司在研究鋰電池過程中開發出了一款新的鋰二次電池，于是這樣首款商業化的鋰二次電池也隨之問世。

從1989年開始，由于因為Li/mo2二次電池起火，金屬鋰二次電池的發展在很大程度上陷入停滯^[2]。為了解決這個問題，研究專家提出了新方案，就是用另一種嵌入化合物來代替鋰，而不是用金屬鋰電極作為材料，這種方案逐漸被證明是可行的。經過十年的研究，索尼成為了第一家最先將鋰離子技術產品化的公司。1980-1990年是鋰離子電池技術發展的一個重要時期。在90年代，索尼公司比其他公司率先發明了一種鋰離子電池，它的負極材料是碳，正極是含鋰的化合物作為材料，充放電過程只有鋰離子轉移。鋰離子電池在被發明后也被廣泛地應用于電子領域，徹底進軍電子領域。鈷酸鋰至今仍是便攜式電子設備的主要電源。隨后，研究人員也提出了一種新型的鋰離子電池的電池概念，這種鋰離子電池除“氧化-還原反應”之外，還伴隨著“電化學嵌入和脫嵌反應”作為基礎，所以鋰離子電池沒有高循環壽命時間。

研究人員還提出了放棄液態電解質的方案，用離子導電大分子電解質代替液態電解質，鋰大分子電池的發展經歷了兩個階段：“鋰固態大分子電解質電池”和“鋰凝膠電解質電池”，自從1994年出現，在1999年徹底實現商品化，，這種新型聚合物鋰大分子電池也正逐步取代液體電解質鋰離子電池，會成為鋰電池界的主要電池。

二、鋰電池的應用

1.應用領域

微電子技術的迅速發展，使微電子設備數量不斷增加，鋰離子電池已經被廣泛地應用于便攜式電腦，照相機，移動通信和其他便攜式設備中。隨著能源短缺和環境問題的日益嚴重，鋰電池作為一種新的能源，已被大規模地應用在醫學、航天航空、人造衛星，還有各種中小型機器人以及軍事領域等方面。在水力、火電、風電、太陽能等儲能系統中，鋰電池也得到了廣泛的應用^[3]。

上個世紀90年代后期，越來越多的企業開始涉足鋰離子電池生產。企業不斷探索生產技術創新，以降低鋰離子電池的技術和工藝門檻，消除電池生產中的專利壁壘。由于技術的革新，鋰離子電池的生產難度迅速降低，但其生產成本卻大大降低，為次電池市場帶來了發展機遇。從2000年開始鋰離子電池一直都是手機行業的領軍人，直到它壟斷了手機行業的電池;在nbpc上應用鋰離子電池，可以提高nbpc的性能和質量，成為nbpc電源系統的主要電力來源。

2.使用中注意的事項

（ 1）避免在高溫、高濕度或者低溫環境中使用，也要避免在夏季長時間暴露于陽光下，或將電池燒毀。大多數鋰電池在-20℃～60℃范圍內工作，最適溫度為0～40℃。

（ 2）不要把電池長時間存放在不用的電器里，當電池拿出來的時候，要確保電器處于斷電狀態。

（ 3）鋰電池避免了過多的充放電，用電器告知“電量不足，請及時充電”時，應及時充電。充電器的指示要充分，過多的使用和充電也會影響電池的壽命。

（ 4）如果使用老化的充電器，鋰離子電池就會有爆炸的危險，爆炸的可能性很大。當充電時，鋰電池比放電時更危險。這也是為何大多數手機在充電時會爆炸的原因？所以要注意充電器的選擇，這很重要。

（ 5）鋰電池不得存放于短缺狀態。電池不能被及時地充電，就會失去電流。存儲于低功率狀態的電池會導致電池容量降低。長期地空閑，電池的損壞就會更嚴重。

三、結束語

世界電池工業發展的三大趨勢是：環保，可持續發展，以及小，輕，薄。鋰電池廣泛應用于電子、電動車等領域。電池技術的發展，擴大了電池的應用范圍，這就對鋰離子電池提出了更高的性能和安全性要求。更安全、容量更大、壽命更長、倍率更高是鋰電池技術一直追求的目標。鋰離子電池的技術和市場發展速度是前所未有的，其應用領域也比之前的化學電池擴展得更快。無論是鋰電池技術還是市場，在未來20年內都會出現奇跡，甚至超過我們的預期。

參考文獻

[1]雷軍。鋰電設備行業的發展現狀及前景研究[J].數碼世界，2019，000（003）：13.

[2]劉海昌。鋰離子電池用正極材料的研究進展[J].建筑工程技術與設計，2018，000（020）：4409.

[3]滕瑛巧，王星喬，于淑兒，etal.基于諾貝爾獎成果發展史的電化學復習——以“鋰電池的昨天，今天和明天”為例[J].化學教學，2020（8）.