鋰金屬電池研發(fā)背景

雖然石墨已被證明是迄今為止用于制作陽極的最好和最可靠物質(zhì)，但它容納的離子數(shù)量有限。研究人員一直希望用鋰金屬箔來取代石墨，它可以容納更多的離子，但通常鋰金屬箔與電解質(zhì)會產(chǎn)生不良反應(yīng)，從而導(dǎo)致電解質(zhì)過熱，甚至導(dǎo)致燃燒。

此前，來自麻省理工學(xué)院的另一家公司A123 Systems由于技術(shù)不成熟而宣布破產(chǎn)，這導(dǎo)致了投資者對于電池技術(shù)的疑慮。SolidEnergy接管了A123閑置的設(shè)施，隨后開始以具備商業(yè)可行性的方式自主制造電池。

SolidEngergy開發(fā)了一種鋰金屬箔陽極，從而極大地縮小了電池體積。不過，這需要將電池加熱至80度才能工作。為了解決這一問題，該團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種電解液，以包裹鋰金屬箔。

SolidEnergy計(jì)劃于2016年11月推出自主的無人機(jī)電池。SolidEnergy還計(jì)劃于2017年制造適合智能手機(jī)和其他電子設(shè)備的電池，而電動汽車電池將于2018年推出。從理論上來說，如果電池體積不變，在搭載鋰金屬電池的情況下，電動汽車的續(xù)航里程將提升一倍。

“鋰金屬電池”技術(shù)是一項(xiàng)工程突破，它將大大改善電池性能，增強(qiáng)電池的電量持久力，大幅改觀電力存儲的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的升級轉(zhuǎn)型，對人類生活具有重大意義。

“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋰電池已經(jīng)成為了主流。

1. 高能量密度鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的20-30%，鎳氫的35-50%。

2. 高電壓一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V（平均值），相當(dāng)于三個串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池。

3. 無污染鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質(zhì)。

4. 不含金屬鋰鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機(jī)運(yùn)輸關(guān)于禁止在客機(jī)攜帶鋰電池等規(guī)定的限制。

5. 循環(huán)壽命高在正常條件下，鋰離子電池的充放電周期可超過500次，磷酸亞鐵鋰則可以達(dá)到2000次。

6. 無記憶效應(yīng)記憶效應(yīng)是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中，電池的容量減少的現(xiàn)象。鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。

7. 快速充電使用額定電壓為4.2V的恒流恒壓充電器，可以使鋰離子電池在1.5-2.5個小時內(nèi)就充滿電；而新開發(fā)的磷鐵鋰電池，已經(jīng)可以在35分鐘內(nèi)充滿電。

鋰電池二氧化錳

以金屬鋰為負(fù)極，以經(jīng)過熱處理的二氧化錳為正極，隔離膜采用PP或PE膜，圓柱型電池與鋰離子電池隔膜一樣，電解液為高氯酸鋰的有機(jī)溶液，圓柱式或扣式。電池需要在濕度≤1%的干燥環(huán)境下生產(chǎn)。

特點(diǎn)：低自放電率，年自放電可≤1%，全密封（金屬焊接，lazer seal）電池可滿足10年壽命，半密封電池一般是5年，如果工作控制不好的話，還達(dá)不到這個壽命。在圓柱型鋰錳電池開發(fā)方面做得比較好的億緯，已實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，電池可以做到短路、過放電等測試不爆炸。

一般在臺式電腦的主板上，有一個扣式的鋰電池，提供微弱的電流，可以正常使用3年左右，一些賓館的門禁卡、儀器儀表等也使用鋰--二氧化錳電池，使用量逐年下降。

鋰電池亞硫酰氯

以金屬鋰為負(fù)極，正極和電解液為亞硫酰氯（氯化亞砜），圓柱式電池，裝配完成即有電，電壓3.6V，是工作電壓最平穩(wěn)的電池種類之一，也是單位體積（質(zhì)量）容量最高的電池。適合在不能經(jīng)常維護(hù)的電子儀器設(shè)備上使用，提供細(xì)微的電流。

其他鋰電池還有鋰--硫化亞鐵電池、鋰-氧化硫電池等。