1800年，意大利物理學家亞歷山德羅·伏特發(fā)明了人類歷史上的第一個電池——伏特堆。這一用鋅片（陽極）和銅片（陰極）以及浸濕鹽水的紙片（電解液）制成的最初的電池，證明了電的人為制造可能性。

自此，電池作為能夠提供持續(xù)而穩(wěn)定電流的裝置，經歷了200余年的發(fā)展，不斷滿足人們對電力靈活運用的需求。

近年來，隨著對可再生能源利用的巨大需求和對環(huán)境污染問題的日益關注，以鋰電池為代表的二次電池（可充電電池或蓄電池）——這種能夠將其他形式能量轉換成的電能，并預先以化學能的形式存儲下來的儲能技術，持續(xù)革新著能源系統。

鋰電池的成長從另一個側面昭示著社會的進步。事實上，不論是手機、電腦、相機，還是電動汽車，都是基于鋰電池技術的成熟才得到快速的發(fā)展。

陳根：鋰電池的誕生和焦慮，走近動力電池

鋰電池的誕生

電池有正負兩極。正極也就是陰極，常用較為穩(wěn)定的材料制作，而負極也就是陽極，常用“活性較高”的金屬材料制作。正負極通過電解質進行隔離，并將電能以化學能的形式儲存于兩極之中。

兩極之間發(fā)生的化學反應產生離子和電子，離子在電池內部傳遞，并逼迫電子在電池外部傳遞，形成回路，從而產生電能。

20世紀70年代，美國爆發(fā)石油危機，加上軍事、航空、醫(yī)藥等領域對電源的新的要求，推動了可充電電池來儲存可再生清潔能源的探索。

在所有金屬中，鋰的比重極小、電極電勢極低。也就是說，理論上，鋰電池體系能獲得最大的能量密度。因此，鋰順理成章地進入了電池設計者的視野。

但是由于鋰活性的過高，所以遇到水或者空氣都可能發(fā)生劇烈反應以至于燃燒和爆炸，因此如何“馴服”鋰成為了電池發(fā)展的關鍵。此外，鋰在室溫下容易與水反應，如果要讓鋰金屬應用在電池體系中，非水電解質的引入非常關鍵。

1958年，Harris提出采用有機電解質作為金屬原電池的電解質。1962年，來自美國軍方LockheedMissile和SpaceCo．的ChiltonJr．和Cook提出“鋰非水電解質體系”的設想。

Chilton和Cook設計了一種新型的電池使用鋰金屬作為負極，Ag，Cu，Ni等鹵化物作為正極，低熔點金屬鹽LiC1－AlCl3溶解在丙烯碳酸酯中作為電解液。盡管該電池存在的諸多問題使它停留在概念上，未能實現商品化，但Chilton和Cook的工作還是開啟了鋰電池研究的序幕。

1970年，日本松下電器公司與美國軍方幾乎同時獨立合成出新型正極材料——碳氟化物。松下電器成功制備了分子表達式為（CFx）n（0．5≤x≤1）的結晶碳氟化物，將它作為鋰原電池正極。氟化鋰原電池發(fā)明是鋰電池發(fā)展史上的重要一步，第一次將“嵌入化合物”引入到鋰電池設計中。

然而，要想實現鋰電池可逆充放電，關鍵在于化學反應的可逆性。彼時，不可充電電池大多采用鋰負極和有機電解液。于是，為了實現可重復充電電池，科學家們開始致力于將鋰離子可逆嵌入層狀過渡金屬硫化物正極。

埃克森美孚公司的StanleyWhittingham發(fā)現，以層狀TiS2作為正極材料測插層化學可以實現可逆充放電，放電產物為LiTiS2。

1976年，Whittingham開發(fā)的這種電池實現了良好的初次效率。但經過重復充放電幾次之后，由于電池內部形成鋰枝晶，枝晶從負極生長到正極，形成短路，造成點燃電解質的風險而最終失敗。

此外，1989年，因為Li／Mo2二次電池發(fā)生起火事故，除少數公司外，大部分企業(yè)都退出金屬鋰二次電池的開發(fā)。因為無法解決的安全問題，鋰金屬二次電池研發(fā)基本停頓。

鑒于各種改良方案不奏效，鋰金屬二次電池研究停滯不前。最終，研究人員選擇了顛覆性方案，即搖椅式電池，讓鋰二次電池的正負極均由嵌入化合物充當。

20世紀80年代，Goodenough正在英國牛津大學對層狀LiCoO2和LiNiO2正極材料結構進行研究。最終，研究人員實現了一半以上的鋰從正極材料上可逆脫嵌。這一成果最終催生了鋰離子電池的誕生。

1991年，索尼公司推出了第一款商業(yè)鋰離子電池（陽極為石墨，陰極為鋰化合物，電極液為鋰鹽溶于有機溶劑）。由于鋰電池的高能量密度和配方不同能夠適應不同使用環(huán)境的特點，鋰電池最終實現商業(yè)化，在市場得以廣泛使用。

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