【鋰電常識】電池發展曆史
2015-04-21
1970年代,埃克森的M.S.Whittingham採用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,製成首個鋰電池。
1980年,拉希德Yazami et al在格勒諾布爾理工學院(INPG)和法國國家科學研究中心(CNRS) 發現鋰離子具有嵌入石墨的特性。此過程是快速的,並且可逆。他們的成果發表于1982年和1983年。它涵蓋了熱力學(staging)和動力學(擴散)連同可逆性。
與此同時,採用金屬鋰製成的鋰電池,其安全隱患備受關注,因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性製作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極于1981年由貝爾實驗室試製成功。
1991年,索尼公司發布了 個商業鋰離子電池,他們的電池採用層狀氧化物。隨後,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料,具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低於鈷酸鋰,即使出現短路、過充電,也能夠避免燃燒、爆炸的危險。儘管純錳尖晶石循環衰減,但是材料化學改良可以克服此項弱點。錳尖晶石目前應用於商用電芯。
1989年,奧斯汀德克薩斯大學的A.Manthiram和J.Goodenough發現由於聚合陰離子的電感效應,採用聚合陰離子的正極,如硫酸鹽,比氧化物會產生更高的電壓。
1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鐵鋰(LiFePO4),比傳統的正極材料在安全性和壽命方面有所進步,但低溫性能和壓實密度有待提高。2002年, 蔣業明和他的團隊在麻省理工學院研究出用鋁、鈮、鋯等三種金屬做正極的超級鋰電池,提高材料的導電性,明顯改善了鋰電池的性能。這種確切的原理在當時引起了激烈的爭論。
2004年, 蔣業明再次利用直徑小於100納米的磷酸鐵顆粒提升了電池性能。這降低了粒子密度近百倍,從而提高了陰極的表面積,提升了電池的容量和性能。商業化導致激烈的市場競爭,引發蔣業明與古迪納夫之間的 之爭。