鋰是自然界*輕的金屬元素,相對密度僅及水的1/2。同時,它又具有*低的電負性,標準電極電位是-3.05V(相對于標準氫電極)。所以選擇適當的正板材料與鋰相匹配,可以獲得較高的電動勢,配以適當的電解液便可組裝成高比能量的電池。比較了以金屬鋰為負極的鋰二次電池與其他可充電電池的容量密度。
鋰電池一般包括鋰一次電池和鋰二次電池。這種電池的負極是金屬鋰,正極用MnO2、SOCl2、SO2、(CFx)n等。對于鋰一次電池,在20世紀60年代初期就著手對其研究和開發。由于金屬鋰遇水會發生劇烈的反應,所以一般電解質溶液都選用非水電解液。1970年以后,日本松下電器公司研制成功了Li/(CFx)n電池。
1976年,日本的三洋電器公司相繼推出Li/MnO2電池,首先在計算器等領域得到了廣泛的應用。與此同時,1970年美國建立了動力轉換有限公司(PowerCon),專門從事/電池的研究,version Inc.),專門從事Li/SO2電池的研究,并于1971年后正式投入商品生產,主要用于**,被稱為當時*有前途的一種鋰電池。法國SAFT公司在20世紀60年代開始鋰電池的研究。該公司在1970年**個獲得Li/SOCl2電池的**權。1973年美國GTE公司、以色列塔迪朗工業有限公司相繼正式生產Li/SOCl2電池,特別是后者與特拉維夫大學合作在1975年建成了一個工廠,1977年重新設計建成大規模生產設備并投入生產,次年開始在全世界出售Li/SOCl2電池。鋰一次電池具有比能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長等優點,現已廣泛應用于**和民用小型電器中,如移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機等,部分代替了傳統電池。已實用化的鋰電池有Li/MnO2、Li/I2、Li/CuO、Li/SOCl2、Li/(CFx)n、Li/SO2、Li/Ag2CrO4等。根據電解液的類型和所采用的正極材料來分,鋰一次電池可分為可溶正極鋰電池、固體正極鋰電池和固體電解質鋰電池。
鋰二次電池的研究*早始于20世紀60~70年代的石油危機。當時主要集中在以金屬鋰及其合金為負極的鋰二次電池體系。但是鋰在充電的時候,由于金屬鋰電極表面的不均勻性(凹凸不平),使得表面電位分布不均勻,造成鋰不均勻沉積。該不均勻沉積過程導致鋰在一些部位沉積過快,產生樹枝一樣的結晶(枝晶)。當枝晶發展到一定程度時,一方面會發生折斷,產生 “死鋰”,造成鋰的不可逆損失;另一方面更嚴重的是,枝晶穿過隔膜,將正極與負極短路,結果產生大電流,生成大量的熱,使電池著火,甚至發生爆炸,從而產生嚴重的**問題。
鋰離子電池研究始于20世紀80年代。1990年日本科學家研制成以石油焦為負極、LiCoO2 為正極的鋰離子二次電池。同年Moli和Sony兩大電池公司推出以炭為負極的鋰離子二次電池。1991年日本索尼公司開發出了聚糠醇熱解炭為負極的鋰離子電池。1993年美國貝爾電訊公司報道了采用PVdF工藝生產的聚合物鋰離子電池。

