锂离子电池的高温挑战与材料探索

"高温性能-1--锂离子电池材料及电池" 锂离子电池是一种重要的可充电能源技术，广泛应用于各种电子设备和电动汽车中。在高温环境下，锂离子电池的性能会受到显著影响。电池的存储容量会在高温下衰减，但这通常可以通过小电流的充放电来恢复。然而，持续的高温充放电会损害电池的循环性能，可能导致电池体积微小的膨胀，从而影响其结构稳定性。因此，锂离子电池通常建议在0到40摄氏度的范围内使用，以确保最佳性能和寿命。 锂离子电池的工作原理基于锂离子在正负极之间移动。在充电过程中，锂离子从正极通过电解质迁移到负极；在放电时，它们则反向移动回正极。电池的正极和负极材料是决定其性能的关键因素。常见的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴铝氧化物等，而负极通常是石墨或硅基材料。 锂一次电池，如Li/I2、Li/Ag2CrO4等，因其高能量密度、宽工作温度范围和长储存寿命而被广泛应用。尽管如此，由于不可再充电，它们存在资源浪费和成本高的问题。相比之下，金属锂二次电池的研究始于20世纪60年代，但由于金属锂的活性、枝晶形成、容量损失以及安全问题，这一领域的发展受到了限制。 20世纪80年代，锂离子二次电池的出现，使用了金属锂以外的材料作为负极，例如石墨，而正极材料则包括MoS2、TiS2等。尽管如此，锂离子电池的安全性和循环稳定性仍然是需要解决的关键问题。例如，MoliEnergy公司的Li/MoS2电池在1989年的火灾事故后，锂离子电池的研发一度陷入低谷。 锂离子电池负极材料的发展历程中，Whittingham博士做出了重大贡献。他在Exxon公司的工作中首次开发出锂离子电池，并通过水热合成法改进了电极材料的制备，这种方法至今仍在磷酸铁锂电极材料制备中得到应用。Whittingham博士因其在电池研究领域的杰出成就获得了多项荣誉。 锂离子电池材料和电池技术的不断发展，不仅推动了电子设备的小型化和便携化，还为电动汽车和可再生能源存储提供了可能。随着技术的进步，研究人员正在寻找新的材料和设计，以提高电池的能量密度、安全性、循环寿命和环保性能。