试析锂电池的发展进程与实际应用

徐存

摘要：从1990年锂离子电池被发明出来以后，锂离子电池的材料以及生产技术工艺得到了高速的发展。研究电池的材料，方便于未来提高锂离子电池性能。因为电池的耐高低温性能、循环性能与安全性能的全面提升，在各种手机、笔记本电脑、平板电脑以及电动工具等领域，锂离子电池已经广泛应用了。加速能源供应系统和其他应用，未来十年，锂离子电池将保持强劲的市场需求，并将扩展到其他应用领域。

关键词：锂离子电池;二次电池;电池性能

引言：

锂电池是一种新型发展的化学材料电源，电极是采用金属锂或者含锂材料作为。同时具有体积小，重量小，充放电率高，无记忆效应，维护简单，寿命长等诸多优点。碱性锌锰电池、铅电池、锌电池、碱性锌锰电池、铅电池、锌电池还有锂电池等电池都是现在应用较多的化学电源，而不同的化学电源在各个应用领域都有着不同的优点，各有所长。

一、锂电池的发展

二十世纪六十年代，美国人为了寻找能源电池，发现了金属锂，这是最轻的金属元素。在20世纪70年代时已经开始了有关充电锂电池的实验研究，只不过在当时，锂电池只是存在于军用而不是民用，如钟表、计算器和植入式医疗器械，但它们只是充电的一种方式。本论文从环境、资源等方面对二次电池的回收利用进行了研究^[1]。

1970-1980年间，Exon公司的研究人员深入研究了锂二次电池，在1977-1979年之间，Exon公司推出了一款新的扣式锂合金二次电池，而这种锂电池主要用于钟表和各种小型电子产品或者设备，但从那时起，安全性问题就开始显现。因此Exon公司未能将这类新型锂二次电池推向市场，在20世纪80年代后期，一个名叫加拿大莫里能源公司在研究锂电池过程中开发出了一款新的锂二次电池，于是这样首款商业化的锂二次电池也随之问世。

从1989年开始，由于因为Li/mo2二次电池起火，金属锂二次电池的发展在很大程度上陷入停滞^[2]。为了解决这个问题，研究专家提出了新方案，就是用另一种嵌入化合物来代替锂，而不是用金属锂电极作为材料，这种方案逐渐被证明是可行的。经过十年的研究，索尼成为了第一家最先将锂离子技术产品化的公司。1980-1990年是锂离子电池技术发展的一个重要时期。在90年代，索尼公司比其他公司率先发明了一种锂离子电池，它的负极材料是碳，正极是含锂的化合物作为材料，充放电过程只有锂离子转移。锂离子电池在被发明后也被广泛地应用于电子领域，彻底进军电子领域。钴酸锂至今仍是便携式电子设备的主要电源。随后，研究人员也提出了一种新型的锂离子电池的电池概念，这种锂离子电池除“氧化-还原反应”之外，还伴随着“电化学嵌入和脱嵌反应”作为基础，所以锂离子电池没有高循环寿命时间。

研究人员还提出了放弃液态电解质的方案，用离子导电大分子电解质代替液态电解质，锂大分子电池的发展经历了两个阶段：“锂固态大分子电解质电池”和“锂凝胶电解质电池”，自从1994年出现，在1999年彻底实现商品化，，这种新型聚合物锂大分子电池也正逐步取代液体电解质锂离子电池，会成为锂电池界的主要电池。

二、锂电池的应用

1.应用领域

微电子技术的迅速发展，使微电子设备数量不断增加，锂离子电池已经被广泛地应用于便携式电脑，照相机，移动通信和其他便携式设备中。随着能源短缺和环境问题的日益严重，锂电池作为一种新的能源，已被大规模地应用在医学、航天航空、人造卫星，还有各种中小型机器人以及军事领域等方面。在水力、火电、风电、太阳能等储能系统中，锂电池也得到了广泛的应用^[3]。

上个世纪90年代后期，越来越多的企业开始涉足锂离子电池生产。企业不断探索生产技术创新，以降低锂离子电池的技术和工艺门槛，消除电池生产中的专利壁垒。由于技术的革新，锂离子电池的生产难度迅速降低，但其生产成本却大大降低，为次电池市场带来了发展机遇。从2000年开始锂离子电池一直都是手机行业的领军人，直到它垄断了手机行业的电池;在nbpc上应用锂离子电池，可以提高nbpc的性能和质量，成为nbpc电源系统的主要电力来源。

2.使用中注意的事项

（ 1）避免在高温、高湿度或者低温环境中使用，也要避免在夏季長时间暴露于阳光下，或将电池烧毁。大多数锂电池在-20℃～60℃范围内工作，最适温度为0～40℃。

（ 2）不要把电池长时间存放在不用的电器里，当电池拿出来的时候，要确保电器处于断电状态。

（ 3）锂电池避免了过多的充放电，用电器告知“电量不足，请及时充电”时，应及时充电。充电器的指示要充分，过多的使用和充电也会影响电池的寿命。

（ 4）如果使用老化的充电器，锂离子电池就会有爆炸的危险，爆炸的可能性很大。当充电时，锂电池比放电时更危险。这也是为何大多数手机在充电时会爆炸的原因？所以要注意充电器的选择，这很重要。

（ 5）锂电池不得存放于短缺状态。电池不能被及时地充电，就会失去电流。存储于低功率状态的电池会导致电池容量降低。长期地空闲，电池的损坏就会更严重。

三、结束语

世界电池工业发展的三大趋势是：环保，可持续发展，以及小，轻，薄。锂电池广泛应用于电子、电动车等领域。电池技术的发展，扩大了电池的应用范围，这就对锂离子电池提出了更高的性能和安全性要求。更安全、容量更大、寿命更长、倍率更高是锂电池技术一直追求的目标。锂离子电池的技术和市场发展速度是前所未有的，其应用领域也比之前的化学电池扩展得更快。无论是锂电池技术还是市场，在未来20年内都会出现奇迹，甚至超过我们的预期。

参考文献

[1]雷军。锂电设备行业的发展现状及前景研究[J].数码世界，2019，000（003）：13.

[2]刘海昌。锂离子电池用正极材料的研究进展[J].建筑工程技术与设计，2018，000（020）：4409.

[3]滕瑛巧，王星乔，于淑儿，etal.基于诺贝尔奖成果发展史的电化学复习——以“锂电池的昨天，今天和明天”为例[J].化学教学，2020（8）.