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锂离子电池的诞生历史及安全性简介

由于美国物理化学家吉尔伯特牛顿的工作,锂离子电池可以追溯到1912年,但直到20世纪70年代才开始商用非锂离子电池。再过20年,市售的可充电锂离子电池终于上市了。

锂离子电池有三种主要类型的封装:圆柱形,棱柱形和锂聚合物袋设计。但是,每种类型的基本结构实际上是相同的。

锂离子聚合物电池与其他类型的锂离子电池的主要区别在于它们使用干燥的固体聚合物电解质。电解质具有塑料状薄膜的外观,其不导电但允许离子交换。聚合物取代了锂离子电池中使用的多孔隔膜。然而,由于室温下的导电性差,混合锂离子聚合物电池经常用于含有凝胶电解质的移动手机应用中,因此增强了离子传导性。这样可以产生更坚固,更薄,更安全的电池。通过使用最少量的液体或凝胶电解质来减少电池中的可燃材料,实现了增强的安全性。

锂电池

早期的可再充电电池包含锂基电极,但在20世纪80年代,人们发现再充电导致电极发生变化,从而降低了热稳定性。热失控导致温度迅速升高,电池达到锂的熔点,导致剧烈的排气和燃烧。因此,今天的锂离子电池实际上不含锂金属,电极由替代材料制成,如钴酸锂(用于阴极)和石墨(用于阳极)。

今天,电解质(具有携带锂离子并因此产生电流的功能)是锂盐,其是由于电池的较高电压(4V)所需的非水有机溶剂。使用锂盐代替水溶液(例如镍镉电池中使用的铅酸),因为高电压会引起水的电解。锂盐受益于高导电性,电化学稳定性(电压超过4 V),化学和热稳定性以及宽阔的温度范围的固有特性。

锂电池

电池的另一个主要部件是分离器。隔板的主要功能是使正极和负极绝缘,保留电解质并传输离子。用于该组件的典型材料是聚乙烯和聚丙烯多孔薄膜。这些材料提供良好的绝缘性和机械强度,化学和热稳定性(抵抗电解质),具有保持电解质的能力,并且是多孔的,允许锂离子的移动。由于材料的孔在温度下熔化从而阻止锂离子的移动,因此隔板在电池的安全性中起重要作用。

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