锂离子电池的详细介绍

3.1996年，提出离子液体电解质材料应用于 M. Armand 染料敏化太阳能电池。
4.提出了碳包覆解决磷酸铁锂（LiFePO4）正 极材料的导电性问题，为动力电池及电动汽 车的产业化奠定了基础。
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锂离子电池的商品化
1990年日本SONY公司正式推出LiCoO2/石墨这种锂离子 电池，该电池成功的利用能可逆脱嵌锂的碳材料替代金属 锂作为负极，克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的 缺点，锂离子电池得以商品化。标志着电池工业的一次革 命。
锂离子电池
一次电池
镍铬电池
镍氢电池
化学电池
二次电池
铅酸电池 燃料电池 太阳能电池 锂离子电池
电池
物理Leabharlann Baidu池
双层电气电容 热电池 酶解电池
生物电池
微生物电池
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锂电池 (Lithium Battery, 简写成LB)
锂一次电池 (又称锂原电 池, Primary LB)
锂二次电池 (又称锂可充 电电池， Rechargeable LB)
Manley Stanley Whittingham
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锂离子电池的产生
20世纪80年代末，日本Sony公司
提出者
层状结构的石墨 负极
正极
锂与过渡金属的 复合氧化物
锂离子电池
120-150Wh/kg 比能量 是普通镍镉电池 的2-3倍
电压
高达3.6V
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锂离子电池区别于锂电池
[1] Michel Armand, Philippe Touzain. Graphite intercalation compounds as cathode materials. Materials Science and Engineering. Volume 31,1977,319-329 [2] Armand M B．PhD thesis ， Grenoble，1978 [3] Armand M B．Materials for Advanced Battery New York： Plenum，1980．145
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锂一次电池发展史
当前
Li-MnO2、Li-CuO、Li-SOCl2、 Li-SO2、Li-Ag2CrO4等
多种材料应用于锂一次电池
70年代 60年代的能源危机
20世纪50年代
手表、计算器、植入式医疗设备
锂一次电池商品化 锂一次电池大发展 开始锂一次电池的研究
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锂二次电池的产生
在商业化锂一次电池的同时，人们发现许多层状无机硫族化合物可以同 碱金属发生可逆反应，这样的化合物统称为嵌入化合物。在嵌入化合物基础 上，锂二次电池诞生了，其中最具有代表性的是1970年埃克森公司的 M.S.Whittingham利用Li-TiS体系，制成首个锂电池。但由于其枝晶所产生严 重的安全隐患而未能成功实现商品化。
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在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→ 负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅，摇椅的两端为 电池的两极，而锂离子就在摇椅两端来回运动。人们把这 种电化学储能体系形象地称为“摇椅式电池” （Rocking-chair Cell）。
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Armand教授是锂离子电池的奠基人之 一，是国际学术和产业界公认的、在电池领 域具有原始创新成果的电池专家。Armand教 授主要原创性学术贡献有： 1.1977年，首次发现并提出石墨嵌锂化合物 作为二次电池的电极材料。在此基础上，于 1980年首次提出“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries）概念，成功解决了锂负 极材料的安全性问题。 2.1978年，首次提出了高分子固体电解质应 用于锂电池。
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摇椅式电池
20世纪80年代初，M.B.Armond首次提出用嵌锂化合物代替二次锂电池中 金属锂负极的构想。在新的系统中，正极和负极材料均采用锂离子嵌入/脱嵌 材料。 当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂离子脱出，锂离子经过电 解液运动到负极。负极的炭材料呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂 离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。当对电池进 行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运 动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量 指的就是放电容量。
早期的锂电池 锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。所以 在介绍之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用 的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰 或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压, 不需充电。这种电池也可以充电,但循环性能不好，在充 放电循环过程中,容易形成锂结晶，造成电池内部短路,所 以一般情况下这种电池是禁止充电的。
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锂离子电池：炭材料锂电池 后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正 极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就 是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成， 生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构， 它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂 离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用 电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正 极的锂离子越多，放电容量越高。 目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。
循环100次形成的锂枝晶图
[1] Whittingham M S．U．S．Patent 4009052．1977 [2] Whittingham M S．Science，1975，192：1226
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1941 年出生，于牛津大学 BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968) 学位，目前就职于宾汉姆顿大学。Dr. Whittingham 是发明嵌入式锂 离子电池重要人物，在与Exxon公司合作制成首个锂电池之后，他又 发现水热合成法能够用于电极材料的制备，这种方法目前被拥有磷酸 铁锂专利的独家使用权的Phostech公司所使用。 由于他所作出的卓越贡献，他于1971年被电化学会授予青年作家奖， 于2004年被授予电池研究奖，并且被推举为会员。