第1章 绪论
1.1 锂离子电池概述
锂离子电池作为一种二次电池是由锂电池发展而来。1970年美国埃克森公司的研究人员制备出世界上第一个锂电池，该电池体系的正极材料为硫化钛，负极材料为金属锂，所选用的电解液为非水性电解液。因为自身的轻质量和低电极电位，锂电池体系在理论上具有相当高的能量密度，并被很快应用在各种便携式电子设备上。在此基础上，最初的可充电锂二次电池也被成功地开发出来。不过，由于自身设计所存在的固有缺陷，锂二次电池并未实现大规模的工业化生产。首先，作为电池负极的金属锂具有较高的活性，和电解液之间的相互作用会在锂负极的表面形成一种钝化膜，这会对材料电化学性能的发挥产生较大的影响。其次，反复进行的充放电过程会在锂负极的表面诱发形成锂枝晶并不断生长，当达到一定程度时，形成的锂枝晶会刺穿隔膜，使电池体系发生短路，诱发较大的安全事故。为此，国内外科研工作者不断努力，又进一步开发出依靠锂离子完成充放电过程的新型锂二次电池，即“摇椅式电池”。该电池体系的正极材料为脱嵌锂电位较高的化合物，负极材料为脱嵌锂电位较低的化合物，避免了金属锂负极的使用，未涉及锂金属表面钝化膜和锂枝晶等问题，仅仅依靠Li+在电解液中的往复运动完成电池的充放电过程。和最初的锂二次电池相比，该电池体系具有明显的优势，循环寿命和安全性能均得到了明显的提高。
此后，日本SONY公司的科研工作者分别选用层状LiCoO2（钴酸锂）和石油焦作为正极材料和负极材料成功开发出高性能的可充电锂离子电池，并实现了该电池体系的产业化应用，对后来新型锂离子电池的研究产生了积极的影响。近年来，世界各国普遍重视低碳经济和新能源产业的发展，国际能源领域对锂离子电池的需求也越来越旺盛。大量人力和财力的投入促进了新型锂离子电池的迅速发展，不仅大幅提高了电池的综合电化学性能，还有效地降低了产品的制造成本。锂离子电池的应用已从传统的便携式电子设备领域扩展到军事、航空航天、移动通信设备、汽车动力电源等领域。
尽管锂离子电池的发展取得了很大的进步，但是现有锂离子电池体系在电化学性能、安全性能、制造成本以及环境友好性等方面仍然难以满足当今国际能源消费市场的需求。今后，国内外科研工作者还需要不断地研究和开发新型高性能的锂离子电池体系，以便更加有效地促进未来新能源产业的发展，更好地服务于人类社会的可持续发展。