初步认识锂离子电池发展过程丨锂离子电池
年代在埃克森工作的,而现在在宾汉顿大学工作的斯坦利·惠廷厄姆最早提出锂离子电池。
年,约翰·B·古迪纳夫、水岛公一等人在英国牛津大学发现锂离子电池的正极材质钴酸锂(LiCoO2)。
年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记型电脑等携带式电子设备重量和体积大大减小,使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉,与镍镉电池相比,大大减少了对环境的污染。
现在3C产业常提到的锂离子电池其实是钴酸锂电池,广义的可充放锂离子电池是指由一个石墨负极,一个采用钴、锰或磷酸铁的正极,以及一种用于运送锂离子的电解液所构成。而一次锂离子电池则可以锂金属或者嵌锂材料作为负极。
锂离子电池产业发展20多年来一直集中在3C产业为主,较少应用在市场经济规模更大的储能和动力电池(瞬间需要较大电流)市场,该市场涵盖纯电动车、油电混合车、中大型UPS、太阳能、大型储能电池、电动手工具、电动摩托车、电动自行车、航空航天设备与飞机用电池等领域。
主要原因之一是过去锂电池采用的钴酸锂正极材料(LiCoO2,就是现在最常见的锂离子电池)成本较高,并且难以应用在耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件等特殊环境。更重要的是,因无法满足人们对安全的绝对要求而饱受诟病。
同时,钴酸锂电池也无法达到快速充电与完全避免二次污染等目的,而且,一定要设计保护电路以防止过度充电或过度放电,否则就会造成爆炸等危险,甚至出现如Sony电池爆炸导致全球品牌NB业者投下钜资回收的情况。
另外,钴的价格愈来愈高昂,全球钴矿最大生产国刚果民主共和国,战乱纷扰多,导致钴矿价格不断升高。钴酸锂电池的粉体因钴矿价格不断上涨,现在已从原先的每公斤40美元涨价到60~80美元。磷酸锂铁粉体依品质好坏,每公斤售价在30~80美元。
这20年来,各国产学界早已投入无数的研发人力与资源,不断寻找能够取代或解决LiCoO2问题的新材料,因为,据统计,全球动力与储能电池市场的经济规模总量每年高达亿美元,远大于钴酸锂电池每年55~60亿美元的胃纳量。从年7月至今,包括投入能源储存设备的DeeyaEnergy,发展薄膜锂电池的InfinitePowerSolution,看好新世代锂离子电池─磷酸锂铁电池产业(LFP,LithiumFerrousPhosphate)的美国ASystems、台湾Aleees和加拿大PhostechLithium等业者,快速从全球创投和其他资金来源募来大量的资金。