鋰離子電池與我們的日常生活密切相關(guān)，手機(jī)、電腦、電動(dòng)自行車、新能源汽車等都與它有聯(lián)系。在生活中，鋰離子電池給人最多的印象是體積小、充電快、能量足等。

其實(shí)，它的應(yīng)用領(lǐng)域要比一般人認(rèn)為的更加廣泛。鋰離子電池應(yīng)用范圍包括3C消費(fèi)電子、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)工具等幾大領(lǐng)域。

傳統(tǒng)能源供應(yīng)日益緊張，風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、潮汐能等新能源逐漸被開發(fā)利用，而這些新能源往往需要先轉(zhuǎn)化為電能再進(jìn)行輸出。因此，能夠儲(chǔ)存電能的可充電電池就有了用武之地，并且展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。尤其在動(dòng)力電池領(lǐng)域，鋰離子電池是主要?jiǎng)恿υ矗梢哉f是新能源汽車的“心臟”。

那么，鋰離子電池有著怎樣的前世今生？我們來看一看。

前世——因爆炸折戟市場(chǎng)

鋰離子電池的前世是金屬鋰電池，它是在金屬鋰電池的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。

1745年，荷蘭科學(xué)家Pieter van Musschen broek發(fā)明了“萊頓瓶”，是最原始的電容器器件。

1800年，意大利物理學(xué)家Volta（伏特）發(fā)明了世界上第一個(gè)電池組，被稱為伏打電堆，是最早的化學(xué)電源。

1836年，英國(guó)科學(xué)家John Frederic Daniell發(fā)明了第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的電池——丹尼爾電池。

丹尼爾電池確定了電池的基本形式。此后，不同類型的電池陸續(xù)出現(xiàn)。隨著電池研究與應(yīng)用的深入，人們開始追求密度更高、環(huán)境更友好的電池產(chǎn)品。在這個(gè)過程中，金屬鋰走進(jìn)了人們的視野。

1958年，美國(guó)的William Sidney Harris采用有機(jī)酯溶液作為鋰金屬原電池電解質(zhì)，確定了鋰與有機(jī)電解質(zhì)的組合，為后來的鋰電池發(fā)展埋下了伏筆。

1970年，日本公司松下研發(fā)了氟化碳鋰電池并量產(chǎn)，氟化碳鋰電池是一次電池，也是第一個(gè)商業(yè)化的鋰電池。

1975年，美國(guó)公司Exxon（石油巨頭埃克森美孚前身）采用二硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，開發(fā)出最早的金屬鋰二次電池。

1987年，加拿大公司Moli Energy推出用二氧化鉬作為正極，金屬鋰作為負(fù)極的鋰電池，受到全世界追捧，成為一款革命性產(chǎn)品，也是第一個(gè)真正意義上廣泛商業(yè)化的鋰電池。

1989年，Moli Energy公司的鋰電池產(chǎn)品發(fā)生爆炸事故，引發(fā)市場(chǎng)恐慌。Moli Energy召回了其產(chǎn)品，并于年底宣布破產(chǎn)。

Moli Energy公司事件之后，鋰離子電池的前世金屬鋰電池因爆炸事故黯然消失在大眾視野。

事物的發(fā)展總是處于螺旋式上升過程之中。雖然金屬鋰電池應(yīng)用折戟于1989年，但是并沒有阻擋人們對(duì)鋰電池研究探索的步伐。

今生——于變處重育生機(jī)

由于金屬鋰作為負(fù)極，存在巨大的安全隱患，研究者開始轉(zhuǎn)變思維，放棄金屬鋰作為負(fù)極，轉(zhuǎn)而尋找一種嵌入化合物代替鋰。研究者認(rèn)為可以用一種嵌鋰電位較低的插層化合物替代安全性較低的金屬鋰作為負(fù)極，并保證鋰離子在正負(fù)極之間實(shí)現(xiàn)可逆嵌入與脫出。

這種理念由Michel Armand在上世紀(jì)80年代提出，被稱為“搖椅式”概念，一直持續(xù)至今。這一概念闡明了鋰離子電池的基本工作原理。

思路的轉(zhuǎn)變?yōu)殇囯姵氐陌l(fā)展帶來了新的生機(jī)，并且促使了全新的鋰離子電池（為了區(qū)別于傳統(tǒng)鋰電池，將之稱為鋰離子電池）的誕生。

1981年，美國(guó)科學(xué)家Goodenough發(fā)現(xiàn)過渡金屬氧化物可以在較高的電位下可逆地嵌入和脫出鋰離子，相繼發(fā)現(xiàn)LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4都是高效的正極材料，使鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用邁出了關(guān)鍵的一步。

1985年，日本科學(xué)家Yoshino采用石油焦作為負(fù)極并結(jié)合鈷酸鋰正極開發(fā)出世界上第一個(gè)鋰離子電池。

1991年，日本索尼公司對(duì)全新的鋰離子電池進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，也就是18650鋰離子電池，極大地推動(dòng)了鋰離子電池及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

至此，鋰離子電池開始大踏步前進(jìn)，逐漸走向了更加廣闊的市場(chǎng)。

2019年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了鋰離子電池領(lǐng)域的3位學(xué)者：美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校John Goodenough、美國(guó)紐約州立大學(xué)賓漢姆頓分校的Stanley Whittingham和日本旭化成公司的Akira Yoshino，表彰他們?yōu)殇囯x子電池發(fā)展做出的貢獻(xiàn)。

如今，鋰離子電池的應(yīng)用場(chǎng)景早已變得多元，隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品迭代，鋰離子電池已經(jīng)滲透到多個(gè)領(lǐng)域，從通訊、辦公到出行，都有它的影子。在發(fā)展過程中，鋰離子電池也出現(xiàn)了更多創(chuàng)新方向，比如，全固態(tài)鋰電池、鋰硫電池等等。據(jù)稱，全固態(tài)電池能夠使鋰離子電池的安全性大幅度提升，而鋰硫電池能量密度或可達(dá)現(xiàn)有鋰離子電池的2倍，這都是令人振奮的消息?？傊?，創(chuàng)新仍在繼續(xù)，相信未來鋰離子電池將會(huì)為人類的能源事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。