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谁发明了锂离子电池?锂离子电池有什么特点?

钜大LARGE  |  点击量:215次  |  2023年06月28日  

锂元素是在1817年被瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊发现,贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才得到金属锂单质,而工业化制锂是在1893年由根莎提出的。现在仍然采用电解LiCl制取锂,这个方法要消耗大量的电能,每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。


锂在他出世后的100多年中,它重要作为抗痛风药服务于医学界。美国特种航天特种局(NASA)最早认识到,锂离子电池能作为一种高效的电池。这是因为电池电压是和负极金属活泼性密切相关的。作为非常活泼的碱金属,锂离子电池能供应较高的电压。比如锂离子电池可以供应3V的电压,而蓄电池只有2.1V,而碳锌电池只有1.5V。根据P=UI,相同电流下,锂离子电池能输出更高的功率。


作为3号元素,自然界存在的锂由两种稳定的同位素6Li和7Li组成,因此锂的相对原子质量只有6.9。这就意味着在在质量相同时,金属锂比其它活泼金属能供应更多的电子。此外,锂元素还有另外一个优点。锂离子离子半径小,因此锂离子比其他大的离子更容易在电解液中移动,充放电时可以实现正负极间的有效、快速的迁移,从而使整个电化学反应得以进行。


金属锂尽管有很多优点,但是制造锂离子电池还有很多要克服的困难。首先,锂是非常活泼的碱金属元素,能和水以及氧气反应,而且常温下它就能与氮气发生反应。这就导致金属锂的保存、使用或是加工都比其他金属要复杂得多,对环境要求非常高。所以,锂离子电池长期没有得到应用。随着科学家的攻关,锂离子电池的技术障碍一个个突破,锂离子电池渐渐也登上了舞台,锂离子电池随之进入了大规模的实用阶段。锂离子电池特点

锂离子电池的正极材料、负极材料、集流体、隔膜、电解质等主材成本比铅酸蓄电池高很多。而铅酸蓄电池的组装辅材和外部电路系统成本极低。


由于制作工艺的原因,锂离子电池的人工成本比较大。在制造成本中,锂离子电池人工成本占40%以上,而铅酸蓄电池的人工成本一般为10%~20%。


锂离子电池生产用的机械设备昂贵,价值较高,机械设备折旧损耗较大。锂离子电池在生产中大部分过程是不可逆的,而铅酸蓄电池是可逆修复和再次使用的。铅酸蓄电池使用之后的回收价值在40%以上,而锂离子电池的回收价值几乎是零。


锂离子电池无论是体积比能量,还是重量比能量,锂离子电池均比铅酸蓄电池高出3倍以上。锂离子电池体积更小、重量更轻。循环寿命长。锂离子电池用于电动汽车的循环寿命一般在800次以上,采用磷酸铁锂正极材料的锂离子电池可以达到2000次左右,超出铅酸蓄电池1.5~5倍。这大大降低了锂离子电池的使用成本,延长了使用寿命,提高使用便利度。具有较宽的充电功效范围。这是锂离子电池具有的独特优点。在要时,可以使充电时间控制在20min~1h,充电效率达到84%以上。在进一步技术创新的基础上,这一特性将得到更好的发挥。

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