鋰離子電池的誕生歷史及安全性簡介
由于美國物理化學家吉爾伯特牛頓的工作,鋰離子電池可以追(zhui)溯(su)到(dao)1912年(nian),但直(zhi)到(dao)20世紀70年(nian)代(dai)才(cai)開始商用非(fei)鋰離子電(dian)(dian)池(chi)。再(zai)過20年(nian),市售的可充電(dian)(dian)鋰離子電(dian)(dian)池(chi)終于上市了。
鋰離(li)子電池有三(san)種主要類(lei)型的封裝:圓柱形,棱柱形和鋰聚合物袋設計(ji)。但是(shi)(shi),每種類(lei)型的基本(ben)結構(gou)實(shi)際(ji)上是(shi)(shi)相(xiang)同的。
鋰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)電(dian)(dian)池(chi)與其他類型的(de)(de)鋰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)主要區別(bie)在于它們使用(yong)干燥的(de)(de)固(gu)體(ti)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)電(dian)(dian)解(jie)質。電(dian)(dian)解(jie)質具有塑(su)料狀薄膜的(de)(de)外觀,其不導電(dian)(dian)但(dan)允許離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交換(huan)。聚(ju)合(he)物(wu)(wu)取代了鋰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)池(chi)中(zhong)使用(yong)的(de)(de)多(duo)孔隔膜。然而,由(you)于室(shi)溫下的(de)(de)導電(dian)(dian)性(xing)(xing)差(cha),混合(he)鋰離(li)(li)(li)子(zi)(zi)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)電(dian)(dian)池(chi)經常用(yong)于含有凝膠(jiao)電(dian)(dian)解(jie)質的(de)(de)移動(dong)手機(ji)應用(yong)中(zhong),因此(ci)增強了離(li)(li)(li)子(zi)(zi)傳導性(xing)(xing)。這樣(yang)可以產生更(geng)(geng)堅固(gu),更(geng)(geng)薄,更(geng)(geng)安全的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)。通(tong)過使用(yong)最少(shao)量的(de)(de)液體(ti)或(huo)凝膠(jiao)電(dian)(dian)解(jie)質來(lai)減(jian)少(shao)電(dian)(dian)池(chi)中(zhong)的(de)(de)可燃材料,實現了增強的(de)(de)安全性(xing)(xing)。
早期(qi)的可再充電電池(chi)包含鋰基電極(ji),但在20世紀80年代,人們發現再充電導致電極(ji)發生變化,從而降低了熱穩定性。熱失控導致溫度迅速升高,電池(chi)達到(dao)鋰的熔點,導致劇烈的排氣和燃(ran)燒。因此,今天(tian)的鋰離子(zi)電池(chi)實際上不含鋰金屬,電極(ji)由替代材料制(zhi)成(cheng),如鈷(gu)酸鋰(用于陰極(ji))和石墨(用于陽極(ji))。
今(jin)天,電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(具有攜帶鋰(li)(li)離子并(bing)因此產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)功能(neng))是鋰(li)(li)鹽,其(qi)是由于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)較(jiao)高(gao)電(dian)(dian)(dian)壓(4V)所需的(de)(de)非水有機溶劑。使用鋰(li)(li)鹽代(dai)替水溶液(例如(ru)鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池中使用的(de)(de)鉛酸),因為(wei)高(gao)電(dian)(dian)(dian)壓會引起(qi)水的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解。鋰(li)(li)鹽受益于(yu)(yu)高(gao)導電(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing),電(dian)(dian)(dian)化學穩(wen)定性(xing)(xing)(電(dian)(dian)(dian)壓超過4 V),化學和熱穩(wen)定性(xing)(xing)以及寬闊(kuo)的(de)(de)溫度范圍的(de)(de)固有特性(xing)(xing)。
電池的(de)(de)(de)另一個(ge)主要部(bu)件是分離(li)(li)器。隔板(ban)的(de)(de)(de)主要功(gong)能是使正極和(he)(he)負極絕(jue)(jue)緣,保(bao)留電解質并傳輸離(li)(li)子。用于該(gai)組件的(de)(de)(de)典型(xing)材料(liao)是聚乙烯和(he)(he)聚丙烯多(duo)孔(kong)薄(bo)膜。這(zhe)些材料(liao)提供良好(hao)的(de)(de)(de)絕(jue)(jue)緣性(xing)和(he)(he)機械強度,化學和(he)(he)熱穩定(ding)性(xing)(抵抗電解質),具有保(bao)持電解質的(de)(de)(de)能力(li),并且是多(duo)孔(kong)的(de)(de)(de),允許(xu)鋰(li)離(li)(li)子的(de)(de)(de)移動(dong)。由于材料(liao)的(de)(de)(de)孔(kong)在溫(wen)度下熔化從而阻止鋰(li)離(li)(li)子的(de)(de)(de)移動(dong),因此隔板(ban)在電池的(de)(de)(de)安全性(xing)中起重要作用。







