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1锂离子的应用和发展状况

2锂离子电池工作原理和

和性能。

3锂离子电池正极材料和

负极材料。

4锂离子动力电池的开发。

锂一次电池

➢锂：在已知金属中具有最轻的原子量（6.942）和最负的标准电极电势

（-3.045V）。

➢锂一次电池具有能量密度大、工作温度范围宽、放电电压平稳、贮存寿

命长等优点。

➢目前已有Li/I、Li/AgCrO、Li/(CF)、Li/MnO、Li/SO、Li/SOCl等六

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个品种商品化。

➢由于不能充电反复使用，锂一次电池存在资源浪费严重、使用成本过高

的缺点。

金属锂二次电池

在二十世纪六七十年代，人们就开始以金属锂为负极的二次电池的研究。但

该体系存在很多不足：

活泼金属锂易使电解液分解；

易形成锂枝晶；

锂要过量4~5倍，使其有效比容量大大降低

存在循环性能差和安全性问题。

目前正在进行采用Li-Al合金代替金属锂和对合金进行修饰和改性等研究，

但一直未能实用化。

20世纪80年代出现了锂离子二次电池，以金属锂为负极，TiS2、

MoS2等为正极，LiClO4的有机溶液为电解液。但是由于二次锂电池

中锂电极的反复充电性及安全性一直得不到有效的解决，二次锂电池

未能达到实用化阶段。

MoliEnergy公司的Li/MoS电池1989年发生着火事故后，锂二次

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电池的研发进入低潮。

[1]WhittinghamM

S．U．S．Patent

4009052．1977

[2]WhittinghamM

S．Science，1975，192：

1226

ManleyStanleyWhittingham

◆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。

负极材料沿革

20世纪70年代，锂金属一次电池成功应用，

1972年，Exxon公司首先推出了以金属锂为负极，TiS为正极的锂金属

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二次电池。

枝晶问题→安全问题→金属锂改性（Al,Si,Ge,Sn,Pb,Sb,Bi等

的Li合金），存在体积变化大，材料粉化，电接触恶化。

D.W.Murphy等最早（1978年）提出可用一种可嵌入化合物取代金属锂

作为负极。

Armand教授1980年首次提出“摇椅式电池”（RockingChair

Batteries）概念，解决了锂负极材料的安全性问题

1990年SONY公司推出以炭材料为负极的锂离子电池。

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-chairCell）

正极材料

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