关于锂离子电池,你所不知道的一些事儿


关于锂离子电池,你所不知道的一些事儿



Goodenough老先生在陪跑了多年诺奖之后 , 终于在今年获得了诺贝尔化学奖(然而诺贝尔文学奖村上春树今年继续陪跑 , 心疼他一秒) 。 关于锂离子电池为什么可以得诺奖 , 可以看看诺贝尔化学奖评选委员会的官方解读——他们研制出了世界上最强的电池(放心 , 已经贴心地翻译成中文了) 。
村上春树
Goodenough老先生得诺奖的呼声一直很大 , 今年美国化学会(ACS)邀请化学家们进行了一场网络直播 , 预测今年的诺贝尔化学奖 , 锂离子电池和CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat)得票最高[1](所以小编在此奶一口CRISPR , 没准明年就得奖了呢) 。
CRISPR的可能机制示意图 | 来源:Wikipedia
锂离子电池得诺奖确实是众望所归 。 锂离子电池现在已经深入到了生活中的方方面面 , 它让电子设备更加轻量、续航更加持久 , 比如你现在能用手机刷这篇文章就离不开锂离子电池 。
锂离子电池原理[2]
我们现在的生活已经离不开锂离子电池 , 大家对它的原理、历史之类的都比较熟悉了 , 那么小编今天就剑走偏锋 , 来给大家聊一聊锂离子电池少为人知的一面 。
锂电池?锂离子电池!
可能有小可爱已经注意到了 , 小编说的一直都是“锂离子电池” , 但平时大家可能有听到过锂电池、锂离子电池、锂聚合物电池等各种各样的名词 , 被这些名词搞的七荤八素的 。 小编下面就来给大家捋一捋 。
锂电池的概念其实很混乱 , 没有一个很统一的说法 , 姑且看一下国标(其实是推荐性国家标准)里面是怎么说的吧 。 《电工术语 原电池和蓄电池》(GB/T 2900.41-2008)中把锂电池定义为“含非水电解质 , 负极为锂或含锂的电池” , 可以是原电池也可以是蓄电池 。 这个范围就很宽泛了 , 只要负极含锂 , 电解质是非水的就行 。 平时更多的是把负极是金属锂的一次电池叫做锂电池 , 也叫锂原电池 , 是不能充电的 , 代表性的有锂-二氧化锰电池、锂-氟化碳电池、锂-亚硫酰氯电池 。
锂原电池
锂离子电池则是为了与锂电池相区别而发明出来的一个词语 。 前Sony高级执行副总裁兼首席技术官西美绪(Yoshio Nishi)解释说[2] , 负极的锂碳化合物中的“锂”是以离子的形式存在的 , 而正极的LiCoO2是离子化合物 , 锂也是以离子形式存在的 , 电池中没有金属锂的存在 , 因此叫做“锂离子电池” , 得了诺奖的就是它 。 显然 , 锂离子电池是可充电电池 。
西美绪(对锂离子电池的产业化做出了很大贡献)
满电态的负极 , 金色的是LiC6 , 锂并没有以金属单质的形式存在(将锂离子电池充好电后拆解 , 图中是在手套箱中操作 , 千万别自己拆解充好电的锂离子电池 , LiC6在空气中会自燃 , 也最好别自己更换手机电池 , 有可能操作不当把电池划破了 , 搞不好会起火爆炸)
说到锂离子电池 , 还有个人也不得不提一下 , 那就是法国科学家米歇尔·阿曼德(Michel Armand) , 他在1972年提出了插层化合物和“摇椅电池(rocking chair batteries)” 的概念 , 正负极采用插层化合物 , 将锂离子在正负极之间的穿梭形象地比作摇椅的摇动 。
Michel Armand
当你以后听到有人说锂电池得了诺奖 , 或者说手机上用的是锂电池的时候 , 就可以礼貌而不失微笑地指出:那不是锂电池 , 是锂离子电池(lithium-ion batteries) 。 装B之后飘然而去 , 深藏功与名 。
至于锂聚合物电池 , 其实就是锂离子电池 , 也叫聚合物锂离子电池 。 和传统的锂离子电池相比 , 不一样的地方在于它的外壳是铝塑膜 , 然后就没啥大的差别了 。 换个壳就可以改个高大上的名字 , 真让人头冷 。 所谓铝塑膜 , 就是两层聚丙烯之间夹着一层铝箔 , 铝箔是用来防止空气中的水透过聚丙烯进入电池内部的 , 用铝塑膜做外壳的好处就是可以减轻电池的重量 。

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