锂电池的发展历史[朗读]

锂电池的历史。
1970年，埃克森的m.s.whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。锂离子电池(li-ionbatteries)是锂电池发展而来。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
1982年伊利诺伊理工大学(theillinoisinstituteoftechnology)的r.r.agarwal和j.r.selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。
1983年m.thackeray、j.goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。
1989年，a.manthiram和j.goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。
1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。此类以钴酸锂作为正极材料的电池，至今仍是便携电子器件的主要电源。
1996年padhi和goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂(lifepo4)，比传统的正极材料更具安全性，尤其耐高温，耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的正极材料。
纵观电池发展的历史，可以看出当前世界电池工业发展的三个特点，一是绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等；二是一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略；三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化。正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在发达国家中有较快的增长。电信、信息市场的发展，特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了市场机遇。而锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性的独特优势，将逐步取代液体电解质锂离子电池，而成为锂离子电池的主流。聚合物锂离子电池被誉为“21世纪的电池”，将开辟蓄电池的新时代，发展前景十分乐观。
2015年3月，日本夏普与京都大学的田中功教授联手成功研发出了使用寿命可达70年之久的锂离子电池。此次试制出的长寿锂离子电池，体积为8立方厘米，充放电次数可达2.5万次。并且夏普方面表示，此长寿锂离子电池实际充放电1万次之后，其性能依旧稳定。
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。

锂电池的发展，得从锂元素说起，这个元素周期表的一个金属元素，在所有的金属中，它最轻，密度低至0.534g/cm3;它最小，原子质量小到6.95；它最活泼，极易与外界发生反应。
1818年1月27日，身为矿物勘探爱好者的雅各布·贝采里乌斯（jo?nsjakobberzelius）在他的个人日记中记录下了他的最新发现，并在日后将此记录通信给自己一位当期刊编辑的好友。在他们的通信中，贝采里乌斯将自己新发现的这种金属用“lithion”命名，即希腊文中的“石头”，后经演化成“lithium”，也就是今天的“锂”。
即便再伟大的事物，在发光发热之前，都难免要经受长时间的忍耐与孤独。锂也不例外，从1818年到1913年将近一个世纪的时间里，人们都对这种闪亮、洁白、易燃的金属敬而远之。
锂是非常活泼的碱金属元素，能和水以及氧气反应，而且在常温下就能与氮气发生反应。它不论是在水里,还是在煤油里,都会浮上来燃烧，以至于化学家们最后只好把它强行捺入凡士林油或液体石蜡中。
因为锂的保存、使用或是加工都比其他金属要复杂得多，所以导致这种金属长期没有得到应用。锂的命运似乎注定被永远的封印在实验室和羊皮纸上。
1913年，转折的时刻终于到来。
当时欧洲正处于即将打响的战争阴影之下，但在平静的大洋彼岸，美国的两位化学物理科学家吉尔伯特·牛顿·刘易斯（gilbertnewtonlewis）和弗雷德里克·乔治·凯斯（frederickgeorgekeyes）在研究为军方提供更高效的储能装置时，发现了锂的电化学活性出奇的高。
为此他们设计了经典的三电极实验，精确的计算出锂的电极电势，并且在当时的元素周期表尚不完整时就大胆预言，锂是具有最低电位的电极材料。
两位著名科学家的论断至此开创了业界对锂应用于电池的极大热情，即便是整个一战也不能阻止。当时科学家对锂的研究热情可能超出今天的想象，以至于一种宗教式的虔诚情绪普遍出现在严谨的科学界。
由于锂元素太过活泼，几乎没有什么是它不与其反应的。所以找到急需找到一种电解液，和谐地与锂元素共存就成了那个时代的当务之急？
最终在1958年，来自美国加州大学伯克利分校的威廉·西德尼·哈里斯（williamsidneyharris）迈出了关键的一步，他成功地筛选出了两位有望成为锂电池的电解液，碳酸乙烯酯(ec)和碳酸丙烯酯(pc)，并且就锂在水性电解液和有机电解液的不同行为展开了论述，最终确立了锂-有机电解液这一组合无可撼动的地位，直到今天依旧左右着锂离子电池的发展。
可也正是这位哈里斯,在最终ec和pc二选一的抉择中，认为二者电化学行为一致，故选择了低熔点的pc。而正是这样经典的错误引导，使得锂离子电池的面世推迟了20年。