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鋰離子電池（Lithium-ion battery）是一種可充電電池，它的工作原理主要依賴鋰離子在正極和負極之間移動。在充電過程中，鋰離子從正極移動到負極；在放電過程中...
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鋰離子電池（Lithium-ion battery）是一種可充電電池，它的工作原理主要依賴鋰離子在正極和負極之間移動。在充電過程中，鋰離子從正極移動到負極；在放電過程中，鋰離子從負極移動到正極。在這個過程中，電池能夠存儲和釋放能量。
鋰離子電池在很多方面都優(yōu)于其他類型的可充電電池，例如它們的能量密度高，自放電率低，沒有記憶效應，并且能夠經受大量的充電和放電循環(huán)。這些優(yōu)點使得鋰離子電池在許多應用中得到了廣泛使用，包括手機、筆記本電腦、電動汽車、電動叉車和可充電家用電器。 然而，鋰離子電池也有一些挑戰(zhàn)和限制。例如，它們的制造成本相對較高，需要復雜的充電電路，以及在某些情況下可能存在安全風險，例如過度充電或損壞時可能會引發(fā)火災。 在過去的幾十年中，科學家和工程師一直在研究如何改進鋰離子電池的性能和安全性，并開發(fā)出了許多新的鋰離子電池技術，包括磷酸鐵鋰電池等。 1970年代初：Stanley Whittingham，當時在?？松?a href="http://www.htyl001.com/company/" title="公司" target="_blank">公司工作，首次開發(fā)出了鋰離子電池。他在研究中使用了一個可以插入鋰離子的鈦酮（TiS2）正極和一個鋰金屬負極。這個設計的主要問題是，鋰金屬負極在重復充放電過程中可能會產生鋰的“枝晶”生長，這可能會導致電池短路甚至爆炸。 1970年代末：John Goodenough在牛津大學進行的研究中發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰可以作為鋰離子電池的正極材料。鈷酸鋰正極電池的工作電壓可以達到4V，比Whittingham的設計高了兩倍。然而，這些早期的鋰離子電池仍然使用鋰金屬作為負極，因此安全問題仍然存在。 1980年，Rachid Yazami研發(fā)出了使用石墨作為負極的鋰離子電池。這種設計在提供大量可供鋰離子插入的空間的同時，避免了使用鋰金屬可能帶來的安全問題。 1982年伊利諾伊理工大學（the Illinois Institute of Technology）的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，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制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
1983年M.Thackeray、約翰·B·古迪納夫等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料。錳尖晶石具有低價、穩(wěn)定和優(yōu)良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現(xiàn)短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。雖然純錳尖晶石隨充放電循環(huán)會變衰弱，但這是可以通過材料的化學改性克服的。截至2013年錳尖晶石用于商業(yè)電池。
1985年，日本旭化成的吉野彰運用鈷酸鋰開發(fā)電池陰極，徹底消除金屬鋰，完成世界最初可商業(yè)化的含鋰堿性鋰離子電池。
1989年，A.Manthiram和古迪納夫發(fā)現(xiàn)采用聚電解質(例如，硫酸鹽)的正極將產生更高的電壓，原因是聚電解質的電磁感應效應。 這些早期的發(fā)展為后來鋰離子電池的商業(yè)化奠定了基礎。雖然早期的鋰離子電池技術存在許多問題，但它們的開發(fā)過程中積累的知識和經驗為后來的研究人員提供了寶貴的參考，幫助他們解決了這些問題，并最終實現(xiàn)了鋰離子電池的商業(yè)化。 1991年日本索尼成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記型電腦等攜帶式電子設備重量和體積大大減小，使用時間大大延長。由于鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池相比，大大減少了對環(huán)境的污染。 1991年 –索尼公司和旭化成公司發(fā)布首個商用鋰離子電池[18]。隨后，鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。 1996年 – Padhi和古迪納夫發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰電池（LiFePO4），比傳統(tǒng)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(yè)明教授和他的小組在麻省理工學院表明通過與鋁，鈮和鋯的摻雜[20]提高材料的導電性，使鋰電池的性能顯著改善。導致增加的確切機制成為廣泛辯論的議題。 2004年 – 蔣業(yè)明通過采用磷酸鹽的直徑小于100納米的顆粒再次增加性能。這降低顆粒密度差不多一百倍，增加了正極的表面面積和改進的容量和性能。商業(yè)化導致了更高容量的鋰離子電池市場的快速增長，以及蔣業(yè)明和古迪納夫之間的專利侵權戰(zhàn)。 2008年，特斯拉公司推出了其第一款電動汽車——Roadster，這款車使用的就是鋰離子電池，標志著鋰離子電池在汽車上的應用開始走向成熟。 2011年 – 在日本的所有便攜式二次（即，可充電）電池的銷售中，鋰離子電池占66％。 2012年 –約翰·B·古迪納夫，拉奇德·雅扎米和吉野彰獲得了IEEE環(huán)境與安全技術獎章（美國IEEE）。 2013年 – 可再充電鋰電池已經進展到磷酸釩鋰電池，在正向和反向反應中以增加能量效率[來源請求]。 2014年 – Amprius公司商業(yè)電池達到650瓦時/升（比以前高20％），使用硅陽極，并分別交付給智能電話廠家[24]。美國國家工程學院公認約翰·B·古迪納夫，西美緒，拉奇德·雅扎米和吉野彰為今天的鋰離子電池所做的先驅性和領先性的基礎工作[25]。 2015年 –特斯拉汽車公司推出的Tesla Powerwall和PowerPack電池，分別用于住宅和商業(yè)用途。預計由于Gigafactory 1工廠所提供的規(guī)模經濟將顯著降低可充電的鋰離子電池價格。 2019年 –約翰·B·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆、吉野彰因發(fā)展鋰離子電池獲得諾貝爾化學獎。水島公一獲得東京大學總長特別表彰。
2009年，中國民營汽車制造商比亞迪開始研發(fā)以磷酸鐵鋰為動力的電動平衡重叉車。
2011年3月，中國叉車網（www.htyl001.com)報道，中國民營汽車制造商比亞迪正在介入叉車制造業(yè)，并首次推出以磷酸鐵鋰為動力的3噸電動平衡重叉車。最初使用于比亞迪內部的各事業(yè)部。
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