無論從性能、成本還是安全性考慮，全固態(tài)可充電電池都是取代化石能源，最終實現(xiàn)新能源汽車之路的不二之選。

　　作為LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4等正極材料的發(fā)明人，Goodenough在鋰離子電池領(lǐng)域聲名卓著，是名副其實的“鋰離子電池之父”。

　　最近，已經(jīng)96歲高齡的JohnB.Goodenough在NatureElectronics刊文，回顧了可充電鋰離子電池的發(fā)明歷史，并對未來發(fā)展指明了道路。

　　20世紀(jì)70年代，美國爆發(fā)石油危機。政府意識到對石油進口的過度依耐性，開始大力發(fā)展太陽能和風(fēng)能。由于太陽能和風(fēng)能的間歇性特點，最終還是需要可充電電池來儲存這些可再生的清潔能源。

　　圖1.鋰離子電池原理示意圖

　　每個電池都有正負兩極，正負極通過電解質(zhì)進行隔離，并將電能以化學(xué)能的形式儲存于兩極之中。兩極之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生離子和電子，離子在電池內(nèi)部傳遞，并逼迫電子在電池外部傳遞，形成回路，從而產(chǎn)生電能。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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　　要想實現(xiàn)可逆充放電，關(guān)鍵在于化學(xué)反應(yīng)的可逆性！

　　當(dāng)時，不可充電電池大多采用鋰負極和有機電解液。為了實現(xiàn)可重復(fù)充電電池，大家都開始致力于將鋰離子可逆嵌入層狀過渡金屬硫化物正極。?？松梨诠镜腟tanleyWhittingham發(fā)現(xiàn)，以層狀TiS2作為正極材料測插層化學(xué)可以實現(xiàn)可逆充放電，放電產(chǎn)物為LiTiS2。

　　1976年，Whittingham開發(fā)的這種電池實現(xiàn)了良好的初次效率。但是，經(jīng)過重復(fù)充放電幾次之后，電池內(nèi)部形成鋰枝晶，枝晶從負極生長到正極，形成短路，可能點燃電解質(zhì)。這次嘗試，又以失敗告終！

　　圖2.LiCoO2

　　與此同時，轉(zhuǎn)移到牛津大學(xué)工作的Goodenough正在研究，在層狀LiCoO2和LiNiO2正極材料結(jié)構(gòu)變化之前，最多有多少鋰可以從中脫嵌。最終，他們實現(xiàn)了一半以上的鋰從正極材料上可逆脫嵌。

　　這一研究成果，最終指引AsahiKasei公司的AkiraYoshino制備出了第一個可充電鋰離子電池：LiCoO2為正極，石墨碳為負極。這個電池成功應(yīng)用到索尼公司最早期移動電話中。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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　　為了降低成本，提高安全性。以固體作為電解質(zhì)的全固態(tài)可充電電池似乎是未來發(fā)展的重要方向。

　　早在20世紀(jì)60年代，歐洲化學(xué)家就致力于將鋰離子可逆嵌入層狀過渡金屬硫化物材料之中。當(dāng)時，可充電電池的標(biāo)配電解質(zhì)主要是H2SO4或KOH等強酸強堿性水系電解質(zhì)。因為，在這類水系電解質(zhì)中，H+具有良好的擴散性。

　　那時候，最穩(wěn)定的可充電電池是以層狀NiOOH作為正極材料，強堿性水系電解液作為電解質(zhì)。H+可以在層狀NiOOH正極中可逆嵌入，形成Ni(OH)2。問題在于，水系電解質(zhì)限制了電池的電壓，導(dǎo)致電池的能量密度較低。

　　1967年，福特汽車公司的JosephKummer和NeillWeber發(fā)現(xiàn)，在300℃以上的陶瓷電解質(zhì)中，Na+具有良好的擴散性能。于是，他么發(fā)明了一個Na-S可充電電池：熔融鈉作為負極，含有碳帶的熔融硫作為正極，固體陶瓷作為電解質(zhì)。然而，300℃的操作溫度，注定這個電池不可能實現(xiàn)商業(yè)化。

　　雖然如此，這項研究卻開啟了固態(tài)電解質(zhì)的大門，啟發(fā)了正在MIT的林肯實驗室的Goodenough。當(dāng)時，Goodenough正在研究過渡金屬氧化物有關(guān)的電化學(xué)工作，一門心思想要開發(fā)基于氧化物的優(yōu)異鈉離子導(dǎo)體?；谝陨涎芯康膯l(fā)，他和HenryHong發(fā)明了一種框架結(jié)構(gòu)的固態(tài)電解質(zhì)Na1+xZr2SixP3?xO12（NASICON）。這種固態(tài)電解質(zhì)具有非常好的鈉離子傳導(dǎo)性。

　　圖3.NASICON結(jié)構(gòu)

　　1986年，Goodenough利用NASICON實現(xiàn)了無枝晶產(chǎn)生的全固態(tài)可充電鋰電池。目前，基于NASICON等固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)可充電鋰電池和鈉電池已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化。

　　2015年，波爾圖大學(xué)的MariaHelenaBraga還展示了一種絕緣的多孔氧化物固體電解質(zhì)，其鋰離子和鈉離子傳導(dǎo)性可與目前鋰離子電池中使用的有機電解質(zhì)相媲美。

　　總之，無論從性能、成本還是安全性考慮，全固態(tài)可充電電池都是取代化石能源，最終實現(xiàn)新能源汽車之路的不二之選！