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锂电池的发展历程

来源:许昌学院新材料与能源学院 作者:帅奇

——记许昌学院“觅硫寻钴”超级锂电社会实践团队

锂元素是在1817年被瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊发现,贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才得到金属锂单质,而工业化制锂是在1893年由根莎提出的。现在仍然采用电解LiCl制取锂,这个方法要消耗大量的电能,每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。

锂在他出世后的100多年中,它主要作为抗痛风药服务于医学界。美国航空航天航空局(NASA)最早认识到,锂电池能作为一种高效的电池。这是因为电池电压是和负极金属活泼性密切相关的。作为非常活泼的碱金属,锂电池能提供较高的电压。比如锂电池可以提供3V的电压,而铅蓄电池只有2.1V,而碳锌电池只有1.5V。根据P=UI,相同电流下,锂电池能输出更高的功率。

作为3号元素,自然界存在的锂由两种稳定的同位素6Li和7Li组成,因此锂的相对原子质量只有6.9。这就意味着在在质量相同时,金属锂比其它活泼金属能提供更多的电子。此外,锂元素还有另外一个优点。锂离子离子半径小,因此锂离子比其他大的离子更容易在电解液中移动,充放电时可以实现正负极间的有效、快速的迁移,从而使整个电化学反应得以进行。

金属锂尽管有很多优点,但是制造锂电池还有很多需要克服的困难。首先,锂是非常活泼的碱金属元素,能和水以及氧气反应,而且常温下它就能与氮气发生反应。这就导致金属锂的保存、使用或是加工都比其他金属要复杂得多,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学家的攻关,锂电池的技术障碍一个个突破,锂电池渐渐也登上了舞台,锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

投稿人:子衿

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