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鋰電池與鋰離子電池最大的區別在於其充放電原理不同,鋰電池確切來說應該是鋰金屬電池,最早鋰金屬電池是一次性電池,即不可迴圈充放,一般來說是以二氧化錳MnO2為正極,以金屬鋰Li為負極,使用非水電解質溶液,發生一次放電:Li+MnO2=LiMnO2,但是由於金屬鋰性質極其活潑,遇水極易發生起火爆炸,安全性存在巨大隱患,從而限制了其使用。
而鋰離子電池是以鈷酸鋰,錳酸鋰,鎳鈷錳酸鋰,磷酸鐵鋰等金屬氧化物為正極,以石墨為負極,使用有機電解液,並且可以迴圈充放電的二次電池,其原理是充放電過程中產生鋰離子Li+,在正負極中嵌入或者脫出以及電解液之間進行移動產生電荷轉移,外電路發生電子的傳導,從而產生電流。透過外電路的充電,可以對鋰離子電池迴圈多次使用,這也是其重要區別,另外,安全性上也遠比鋰電池好的多,因而得到廣泛使用。比如,手機,筆記本,充電寶以及電動腳踏車,電動汽車都使用鋰離子電池。
首先,從定義上講:
鋰電池,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。
鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。
這兩者的區別主要在於陽極材料的選擇上,鋰電池(鋰原電池或者鋰金屬電池)使用鋰金屬或者鋰合金為陽極,而鋰離子電池主要選擇的是石墨類材料。
說說歷史的發展:
1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出並研究。20世紀70年代時,M. S. Whittingham提出並開始研究鋰離子電池。由於鋰金屬的化學特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、儲存、使用,對環境要求非常高。並且容易產生鋰枝晶,存在刺穿隔膜造成短路從而導致起火的安全事故。所以,並沒有得到大規模的使用。
鋰離子電池1991年由Sony公司實現商業化應用,目前主要的正極材料有鈷酸鋰,錳酸鋰,三元材料,磷酸鐵鋰等,負極材料有石墨類、鈦酸鋰等。目前廣泛使用在各種消費類電子產品如手機、相機,膝上型電腦等,電動工具,未來是電動汽車動力源的重要選擇之一。
寫在最後,非常有意思的一點是,鋰金屬電池目前又在學術界掀起了一股研究熱潮,之前的安全性問題在實驗室已經有一些解決方案了,貌似這種電池又要起死回生了?讓我們拭目以待!