① 鋰電池是誰發明的呀
鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發展而來。日本索尼公司發明了以炭材料為負極,專以含鋰的化合屬物作正極,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池.是沒有具體發明人的
沒有具體到專利這一說,所以他基本上等同於liunx操作系統。屬於開源。
② 鋰離子電池的發展歷程是什麼
鋰離子電池是鋰電池發展而來。所以在介紹Li-ion之前
③ 鋰電池的發展進程
1、1970年代埃克森的M.S.Whittingham採用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,製成首個鋰電池。
2、1980年,. Goodenough 發現鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。
3、1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,並且可逆。與此同時,採用金屬鋰製成的鋰電池,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製作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試製成功。
4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料,具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低於鈷酸鋰,即使出現短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
5、1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發現採用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。
6、1991年索尼公司發布首個商用鋰離子電池。隨後,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。
7、1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鋰鐵(LiFePO4),比傳統的正極材料更具優越性,因此已成為當前主流的正極材料。
隨著數碼產品如手機、筆記本電腦等產品的廣泛使用,鋰離子電池以優異的性能在這類產品中得到廣泛應用,並在逐步向其他產品應用領域發展。1998年,天津電源研究所開始商業化生產鋰離子電池。習慣上,人們把鋰離子電池也稱為鋰電池,但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經成為了主流。
④ 鋰離子電池的發展過程
1970年,埃克森的.S.Whittingham採用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,製成首個鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫醯氯,負極是鋰。電池組裝完成後電池即有電壓,不需充電。鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發展而來。舉例來講,以前照相機里用的扣式電池就屬於鋰電池。這種電池也可以充電,但循環性能不好,在充放電循環過程中容易形成鋰結晶,造成電池內部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的。
1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,並且可逆。與此同時,採用金屬鋰製成的鋰電池,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製作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試製成功。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料,具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低於鈷酸鋰,即使出現短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發現採用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。
1992年日本索尼公司發明了以炭材料為負極,以含鋰的化合物作正極的鋰電池,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。隨後,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池,至今仍是便攜電子器件的主要電源。
1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鐵鋰(LiFePO4),比傳統的正極材料更具安全性,尤其耐高溫,耐過充電性能遠超過傳統鋰離子電池材料。因此已成為當前主流的大電流放電的動力鋰電池的正極材料。
縱觀電池發展的歷史,可以看出當前世界電池工業發展的三個特點,一是綠色環保電池迅猛發展,包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等;二是一次電池向蓄電池轉化,這符合可持續發展戰略;三是電池進一步向小、輕、薄方向發展。在商品化的可充電池中,鋰離子電池的比能量最高,特別是聚合物鋰離子電池,可以實現可充電池的薄形化。正因為鋰離子電池的體積比能量和質量比能量高,可充且無污染,具備當前電池工業發展的三大特點,因此在發達國家中有較快的增長。電信、信息市場的發展,特別是行動電話和筆記本電腦的大量使用,給鋰離子電池帶來了市場機遇。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的獨特優勢,將逐步取代液體電解質鋰離子電池,而成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽為 「21世紀的電池」,將開辟蓄電池的新時代,發展前景十分樂觀。
2015年3月,日本夏普與京都大學的田中功教授聯手成功研發出了使用壽命可達70年之久的鋰離子電池。此次試制出的長壽鋰離子電池,體積為8立方厘米,充放電次數可達2.5萬次。並且夏普方面表示,此長壽鋰離子電池實際充放電1萬次之後,其性能依舊穩定。
⑤ 鋰電池的發展進程是怎樣的哪裡可以了解一下
1、1970年代埃克森抄的M.S.Whittingham採用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,製成首個鋰電池。 2、1980年,J. Goodenough 發現鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。 3、1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R...
⑥ 電池的發展史
電池的發展史由1836年丹尼爾電池的誕生到1859年鉛酸電池的發明,至版1883年發明了氧化銀電池權,1888年實現了電池的商品化,1899年發明了鎳—鎘電池,1901年發明了鎳—鐵電池,進入20世紀後,電池理論和技術處於一度停滯時期。但在第二次世界大戰之後,電池技術又進入快速發展時期。首先,為了適應重負荷用途的需要,發展了鹼性鋅錳電池,1951年實現了鎳—鎘電池的密封化。1958年Harris提出了採用有機電解液作為鋰一次電池的電解質,20世紀70年代初期便實現了軍用和民用。隨後基於環保考慮,研究重點轉向蓄電池。鎳—鎘電池在20世紀初實現商品化以後,在20世紀80年代得到迅速發展。
⑦ 電池的發明以及電池工業的發展史
電池
不管製造這個粘土瓶的祖先是否知道有關靜電的事情,但可以確定的是古希臘人絕對知道。他們曉得如果磨擦一塊琥珀,就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西,它是一種具有強大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。
1780年的一天,義大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時,兩手分別拿著不同的金屬器械,無意中同時碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,彷彿受到電流的刺激,而只用一種金屬器械去觸動青蛙,卻並無此種反就。伽伐尼認為,出現這種現象是因為動物軀體內部產生的一種電,他稱之為 「生物電」。伽伐尼於1791年將此實驗結果寫成論文,公布於學術界。
伽伐尼的發現引起了物理學家們極大興趣,他們競相重復枷伐尼的實驗,企圖找到一種產生電流的方法,義大利物理學家伏特在多次實驗後認為:伽伐尼的 「生物電」之說並不正確,青蛙的肌肉之所以能產生電流,大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀點,伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進行試驗。結果發現,這兩種金屬片中,只要有一種與溶液發生了化學反應,金屬片之間就能夠產生電流。
1799年,伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水裡,發現連接兩塊金屬的導線中有電流通過。於是,他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片,平疊起來。用手觸摸兩端時,會感到強烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的製成了世界上第一個電池—— 「伏特電堆」。這個「伏特電堆」實際上就是串聯的電池組。它成為早期電學實驗,電報機的電力來源。
義大利物理學家伏打就多次重復了伽伐尼的實驗。作為物理學家,他的注意點主要集中在那兩根金屬上,而不在青蛙的神經上。對於伽伐尼發現的蛙腿抽搐的現象,他想這可能與電有關,但是他認為青蛙的肌肉和神經中是不存在電的,他推想電的流動可能是由兩種不同的金屬相互接觸產生的,與金屬是否接觸活動的或死的動物無關。實驗證明,只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或鹼水浸過的(甚至只要是濕和)硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西(他認為這是使實驗成功所必須的),並用金屬線把兩個金屬片連接起來,不管有沒有青蛙的肌肉,都會有電流通過。這就說明電並不是從蛙的組織中產生的,蛙腿的作用只不過相當於一個非常靈敏的驗電器而已。
1836年,英國的丹尼爾對 「伏打電堆」進行了改良。他使用稀硫酸作電解液,解決了電池極化問題,製造出第一個不極化,能保持平衡電流的鋅—銅電池,又稱「丹尼爾電池」。此後,又陸續有去極化效果更好的 「本生電池」和 「格羅夫電池」等問世。但是,這些電池都存在電壓隨使用時間延長而下降的問題。
1860年,法國的普朗泰發明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨特之處是,當電池使用一段使電壓下降時,可以給它通以反向電流,使電池電壓回升。因為這種電池能充電,可以反復使用,所以稱它為「 蓄電池」。
然而,無論哪種電池都需在兩個金屬板之間灌裝液體,因此搬運很不方便,特別是蓄電池所用液體是硫酸,在挪動時很危險。
1887年,英國人赫勒森發明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀,不會溢漏,便於攜帶,因此獲得了廣泛應用。
將化學能、光能、熱能、核能等直接轉換為電能的裝置。有化學電池、太陽電池、溫差電池、核電池等。通常所說的電池指化學電池。
電池的性能參數主要有電動勢 、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時,電池非靜電力(化學力)所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質,與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量 ,通常用安培小時作單位。在電池反應中,1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行,同時電池內阻也要引起電動勢降,因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大,其內阻越小 。
電池的種類很多,常用電池主要是干電池、蓄電池,以及體積小的微型電池 。此外,還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。
干電池 一種使用最廣泛的化學電池。1865年法國人勒克朗謝在伏打電池的基礎上研製了一種碳/二氧化錳/氯化銨溶液/鋅體系的濕電池。經發展,干電池有100餘種。除了鋅 - 錳干電池外,還有鎂 -錳干電池、鋅 - 氧化汞干電池、鋅-氧化銀干電池等 。由於干電池的氧化和還原反應的可逆性很差,用完後一般不能用充電方法使正、負極活性物質恢復到原來狀態,因此干電池又稱為一次電池。最常用的干電池是鋅-錳干電池,有糊式、紙板式、鹼式和疊層式幾種。
糊式鋅-錳干電池 由鋅筒 、電糊層、二氧化錳正極 、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒,它既是電池的負極又兼作容器,在放電過程中它要被逐漸溶解;中央是一根起集流作用的碳棒;緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料(石墨或乙炔黑)所構成的混合物,它與碳棒一起構成了電池的正極體,也叫炭包。為避免水分的蒸發,干電池的上部用石蠟或瀝青密封 。鋅-錳干電池工作時的電極反應為鋅極:Zn→Zn2++2e
碳極:
紙板式鋅-錳干電池 在糊式鋅-錳干電池的基礎上改進而成。它以厚度為 70~100微米的不含金屬雜質的優質牛皮紙為基,用調好的糊狀物塗敷其表面,再經過烘乾製成紙板,以代替糊式鋅-錳干電池中的糊狀電解質層。紙板式鋅-錳干電池的實際放電容量比普通的糊式鋅 -錳干電池要高出2~3倍。標有「高性能」字樣的干電池絕大部分為紙板式。
鹼性鋅 -錳干電池 其電解質由汞齊化的鋅粉、35%的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成 。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小 ,因此鹼性鋅 -錳干電池能在-20℃溫度下工作,並能大電流放電。鹼性鋅 - 錳干電池可充放電循環40多次,但充電前不能進行深度放電(保留60%~70%的容量),並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。
疊層式鋅-錳干電池 由幾個結構緊湊的扁平形單體電池疊在一起構成。每一個單體電池均由塑料外殼、鋅皮、導電膜以及隔膜紙、炭餅(正極)組成。隔膜紙是一種吸有電解液的表面有澱粉層的漿層紙,它貼在鋅皮的上面;隔膜紙上面是炭餅。隔膜紙如同糊式干電池的電糊層,起隔離鋅皮負極和炭餅正極的作用。疊層式鋅 - 錳干電池減去了圓筒形糊式干電池串聯組合的麻煩,其結構緊湊、體積小、體積比容量大,但貯存壽命短且內阻較大,因而放電電流不宜過大。
蓄電池 通過充電將電能轉變為化學能貯存起來,使用時再將化學能轉變為電能釋放出來的一種化學電池。其轉變的過程是可逆的。當蓄電池已完全放電或部分放電後,兩電極板表面形成新的化合物,這時若用適當的反向電流通入蓄電池,就可以使在放電過程中形成的化合物還原為原先的活性物質,供下次放電再用,此過程叫充電,即將電能以化學能的形式貯存在蓄電池中。電池接通負載供給外電路電流的過程叫放電 。 蓄電池的充電和放電過程可以重復循環多次,故蓄電池又稱為二次電池 。 按所使用的電解質溶液的不同,蓄電池分為酸性和鹼性兩大類。按正負極板所使用的活性物質材料又有鉛蓄電池、鎘鎳、鐵鎳、銀鋅、鎘銀蓄電池等幾種。鉛蓄電池為酸性電池,後四種為鹼性電池。
鉛蓄電池 由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO2),負極板是灰色的絨狀鉛(Pb),當兩極板放置在濃度為27%~37%的硫酸( H2SO4 )水溶液中時 ,極板的鉛和硫酸發生化學反應,二價的鉛正離子( Pb2+)轉移到電解液中,在負極板上留下兩個電子( 2e- )。由於正負電荷的引力,鉛正離子聚集在負極板的周圍,而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛( PbO2 )滲入電解液,其中兩價的氧離子和水化合,使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔Pb(OH4〕)。氫氧化鉛由4價的鉛正離子(Pb4+)和4個氫氧根〔4(OH)-〕組成。4價的鉛正離子(Pb4+)留在正極板上,使正極板帶正電。由於負極板帶負電,因而兩極板間就產生了一定的電位差,這就是電池的電動勢。當接通外電路,電流即由正極流向負極。在放電過程中,負極板上的電子不斷經外電路流向正極板,這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負離子(SO42-),在離子電場力作用下,兩種離子分別向正負極移動,硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛( PbSO2 )。在正極板上,由於電子自外電路流入,而與4價的鉛正離子(Pb4+)化合成 2價的鉛正離子( Pb2+),並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。鉛蓄電池正、負極板在放電過程中的化學反應為
隨著蓄電池的放電,正負極板都受到硫化,同時電解液中的硫酸逐漸減少,而水分增多,從而導致電解液的比重下降在實際使用中,可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下,鉛蓄電池不宜放電過度,否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體,這不僅增加了極板的電阻,而且在充電時很難使它再還原,直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。充電時總的化學反應為
鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環 、貯存性能好 ( 尤其適於乾式荷電貯存)、造價較低,因而應用廣泛。採用新型鉛合金,可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵,能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命;採用鉛鋰合金鑄造正板柵 ,則可減少自放電和滿足密封的需要 。此外,開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式,並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。
鹼性蓄電池 與同容量的鉛蓄電池相比,其體積小,壽命長,能大電流放電,但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例,鹼性蓄電池的工作原理是:蓄電池極板的活性物質在充電後,正極板為氫氧化鎳〔 Ni(OH)3 〕,負極板為金屬鎘( Cd );而 放 電 終 止時,正極 板轉 變為 氫 氧化 亞鎳〔 Ni(OH2)〕, 負極板轉 變 為氫 氧 化鎘〔Cd (OH) 2〕,電解液多選用氫氧化鉀( KOH)溶液。在充放電過程中總的化
由充放電過程中的化學反應可知,電解液僅作為電流的載體而濃度並不發生變化,因而只能根據電壓的變化來判斷
充放電的程度。鎘鎳密封蓄電池在充電過程中,正極析出氧氣,負極析出氫氣。由於鎘鎳密封蓄電池在製造時負極物質是過的,這就避免了氫氣的發生;而在正極上產生的氧氣,由於電化學作用被負極吸收,因此防止了氣體在蓄電池內部集聚,從而保證了蓄電池在密封條件下正常工作。鎘鎳蓄電池已有了幾十年的歷史,最初用作牽引、起動、照明及信號電源,現代用作內燃機車、飛機的起動及點火電源。60年代製成的密封式電池則用作人造衛星、攜帶式電動工具、應急裝備的電源。鎘鎳蓄電池改進的方向之一是採用雙極性結構,這種結構的內阻很小,適用於脈沖大電流放電,能滿足大功率設備的供電需要;此外,電極採用壓成式、燒結式和箔式。
金屬-空氣電池 以空氣中的氧氣作為正極活性物質,金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等;電解質為水溶液。其中鋅
⑧ 鋰電池的發展進程是怎樣的
1、1970年代埃克森的M.S.Whittingham採用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負極材料,製成首個鋰電池。
2、1980年,J. Goodenough 發現鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。
3、1982年伊利諾伊理工大學(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,並且可逆。與此同時,採用金屬鋰製成的鋰電池,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製作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試製成功。
4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料,具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠低於鈷酸鋰,即使出現短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
5、1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發現採用聚合陰離子的正極將產生更高的電壓。
6、1991年索尼公司發布首個商用鋰離子電池。隨後,鋰離子電池革新了消費電子產品的面貌。
7、1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽,如磷酸鋰鐵(LiFePO4),比傳統的正極材料更具優越性,因此已成為當前主流的正極材料。
隨著數碼產品如手機、筆記本電腦等產品的廣泛使用,鋰離子電池以優異的性能在這類產品中得到廣泛應用,並在逐步向其他產品應用領域發展。1998年,天津電源研究所開始商業化生產鋰離子電池。習慣上,人們把鋰離子電池也稱為鋰電池,但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經成為了主流。