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1、“驯服”锂离子，创造一个“超长待机”的世界

被誉为“锂电池之父”的古迪纳夫，今年已经97岁。图片来自网络

惠廷厄姆的锂电池优点是锂离子储存在阴极中的二硫化钛中。使用时，锂离子从阳极中的锂流向阴极中的二硫化钛，给电池充电时，则锂离子反向回流。

古迪纳夫开始在锂电池阴极中使用氧化钴，使电池潜力增加了一倍，并且使其功率大为提高。

吉野彰开发了第一个商业上可行的锂离子电池。他在阴极中用了古迪纳夫的锂—钴氧化物，但在阳极用了一种碳材料——石油焦炭，它也可以嵌入锂离子。电池不再是基于分解电极的化学反应，而是基于锂离子在阳极和阴极之间来回流动，这使电池的寿命大大延长。

图片来源：诺贝尔奖官网

2019年，诺贝尔化学奖颁发给了研发锂离子电池的科学家。

好事多磨，众望所归。

三位科学家，他们“驯服”了锂离子，为所有人创造了一个可重复充电“超长待机”的世界。时至今日，锂离子电池这种轻巧、可充电且功能强大的发明，出现在每个人都熟悉不已的手机、笔记本电脑、电动汽车等几乎所有电子类产品中。它还可以存储来自太阳能和风能的巨大能量，从而使无化石燃料社会成为可能。

人人都爱锂离子电池

现在，于全球范围内，你都能看到锂离子电池正在为人类的日常活动提供动力。其中最常见的方式就是为便携式电子设备供电。

我们离不开它。因为每天你都要使用这些便携式电子设备进行通讯、工作、学习、听音乐以及搜索知识。同时，锂电池还促进了远程电动汽车的开发，以及对可再生能源（例如太阳能和风能）的能量存储。

追溯起来，锂离子电池的基础，其实是在1970年代的石油危机期间奠定的。今年的获奖者之一斯坦利·惠廷厄姆，致力于开发可能带来无化石燃料能源技术的方法。他通过研究超导体发现了一种能量非常丰富的材料，将其用于在锂电池中创建新的阴极——它由二硫化钛制成的，该二硫化钛在分子水平上具有可以容纳（嵌入）锂离子的空间。

电池的阳极部分，则由金属锂制成，这种金属具有强烈的释放电子的动力。

虽然一个电池就此产生了。但是金属锂相当活泼，容易发生化学反应，导致电池具有爆炸性，还无法使用。

正负极材料的艰难选择

被誉为“锂电池之父”的约翰·古迪纳夫曾作出了一项预测，他认为如果使用金属氧化物而不是金属硫化物制成阴极，则阴极将具有更大的潜力。经过仔细地搜索与研究，他在1980年证明了嵌入了锂离子的氧化钴，可以产生高达4伏的电压。这是一项重要的成果。

突破出现在1985年，在古迪纳夫对电池阴极研究的基础上，今年获奖者之一吉野彰终于成功创建了首个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极中使用反应性锂，而是使用了石油焦炭，这种碳材料，可以像阴极的氧化钴一样，让锂离子嵌入。

于是，人们看到了一种重量轻且坚固耐用的电池，在其性能下降之前甚至可以充电数百次。而这种锂离子电池最大优点在于，它们不再是基于分解电极的化学反应，而是基于锂离子在阳极和阴极之间来回流动。

彻底改变了你我的生活

自从1991年，日本索尼公司将锂离子电池首次投入市场，这种电池就彻底改变了我们的生活。一方面原因，它是当今社会最主要的便携式能量源；另一方面，它们奠定了无化石燃料社会的基础——而这一点，对人类的现在和将来意义巨大。

锂电池曾和晶体管一起被视作“电子工业中最伟大的发明”，而晶体管的发明人巴丁，早已在1956年获得诺贝尔物理学奖。所以很多年来，每年的预测热门领域，都有锂离子电池的身影。

其实，正是锂电池的出现拓宽了晶体管的应用范围。可商业化生产的锂电池走到人们身边，告诉人们无需再依赖需要晶体管的笨重电子设备。于是，智能手机、笔记本电脑、平板电脑迅速挤占了市场。是电池技术的突破，为便携电子设备行业带来了极大的变革。

现在的锂电池产业，年产已经接近几十亿美元。这个世界仍在需要锂离子电池，这个世界更需要一个绿色的未来。（记者 张梦然）

2、锂离子电池的优缺点：锂电池的优缺点

锂电池的优缺点

锂离子电池具有以下优点：

1、电压高，单体电池的工作电压高达3、6-3、9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2、比能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1、5倍于Ni-MH、,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L

3、循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上、对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力、

4、安全性能好,无公害,无记忆效应、作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式、的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。

5、自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。

6)可快速充放电，1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。

7)工作温度范围高，工作温度为-25~45°C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。

锂离子电池也存在着一定的缺点

1、电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较少、，电解质体系提纯困难。

2、不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0、5C以下，只适合于中小电流的电器使用。

3、需要保护线路控制。

A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4、1V-4、2V的恒压下充电；

B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。

4、充电电池定义

充电电池又称：蓄电池、二次电池，是可以反复充电使用的电池。常见的有：铅酸电池（用于汽车时，俗称“电瓶”、、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池。

5、电池的额定容量

电池的额定容量指在一定放电条件下，电池放电至截止电压时放出的电量。IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20±5℃环境下，以0、1C充电16小时后以0、2C放电至1、0V时所放出的电量为电池的额定容量。单位有Ah,mAh

锂电池的优缺点

锂电池的优缺点其实有两个地方，一个是重量轻，正常情况下，一辆电动车和自行车48V12A的锂电池实际上和铅酸电池相比的话，它的重量要轻很多，甚至相差十几公斤，这可不是一般的数据呀，那么一组60V20A电瓶相差可能在20公斤左右，那么它在体重上就明显得到了观众的青睐。

第二个优点就是它的寿命了，它的寿命还是比较长的'，就跟铅酸电池相比的话，其实铅酸电池的寿命是比较短的，差不多在一年半左右，但是锂电池的寿命可以到3年左右，而且锂电池的质保期也是比铅酸电池要长的！

说完优点，咱们来说一下它的缺点，其实一个东西不可能是完美无缺的，它有优点就会有缺点，它的缺点就是一个容易自燃，特别是大功率的锂电池，它的安全隐患其实是非常高的，再一个就是出现故障的时候，它的保护板也不可能将所有的东西保护到！

第二个就是价格比较高，它可能是铅酸电池的两到四倍，毕竟比铅酸电池好太多，那么价格上当然也是要高上许多，不过这个价格也是很多人都能接受的，所以很多人都没有在意这个问题，第三点就是它无法以旧换新。

但是铅酸电池就可以以旧换新了，这一点还是比较鸡肋的，所以对于广大用户来说，他们更加喜欢锂电池，但是总是对它产生很多误解，其实要说它的优点也是非常多的，对于锂电池未来的趋势我其实还是相当看好的

锂电池的优缺点

一、优点

1、低碳环境保护，无论是制造、应用还是销毁，都不含或不会含有所有有害的重金属元素和铅、汞、镉和其他化学物质。

2、锂离子的使用期较长。使用正级磷酸铁锂电池的电池已超过六年。带正电极的充电电池充电，放电时使用1光盘，有1000个应用记录。

3、锂电高压服务平台：单个充电电池的平均电压等于或等于三个镍镉或镍氢充电电池的串联电压。

4、纯电动汽车用磷酸锂电池的充电容量为1530c，有利于高韧性起动和加速。

5、锂的比能较高。高储能技术的相对密度为460～600wh/kg，是铅酸蓄电池的6～7倍。

6、锂离子电池的净重比铅酸电池轻，锂离子电池的净重约为同体积的1/5或6。

7、锂电池寿命低，无召回效应;

8、锂电池对高温和超低温具有很强的适应性。可应用于-2060c自然环境，加工后可应用于-45c自然环境。

二、缺点

1、锂钴数据在大电流下不能充放电，安全系数较差。

2、锂离子电池的安全系数较差，存在爆炸危险。

3、高生产和制造条例和增加成本。

4、所有锂离子电器必须维护电源电路，以防止过度充放电。

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