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第5章 结论40
展望40
致谢41
参考文献42
第1章 绪论
1.1 锂电池的研究背景及概况
1.1.1锂电池的发展背景
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展，随着经济和社会的不断发展,世界对能源的需求量也在不断增加。在如今全球气候变暖和生态环境不断恶化的情况下,锂离子电池作为一种绿色能源也就受到了越来越多的关注。
在21世纪的今天,能源、材料和信息技术成为现代文明的三大支柱。与人类的生存和发展息息相关。随着人类社会的高速发展和工业化程度的提高,煤炭、石油和天然气三大传统化石能源面临枯竭的危险,而且由于使用传统化石能源引发的全球变暖和环境污染问题也成为现代人类社会面临的严峻挑战，因此发展新能源和新能源材料就成为解决这两大问题的关键[1]。
作为一种能源形式,电池因具有许多优点而得到广泛应用。电池是一种将化学能转化为电能的装置,在国民经济和国防工业中发挥着十分重要的作用。随着电子信息技术的飞速发展使得电子终端仪器设备不断微型化,对移动电源的需求越来越大,要求也就越来越高;而随着全世界石油资源的不断减少和汽车尾气对环境污染的日益严重等问题,绿色能源的应用变得刻不容缓。能源短缺和环保的要求更推动了混合电动车(HEV)和纯电动汽车(EV)发展,而移动电源系统是电动汽车的关键部件之一,因此高性能(高比能量、安全性、长寿命)、低成本和环境友好的电池将成为移动电源产业发展的重点和热点。因此锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等作为对环境友好的新型电池日益受到关注[2]。
20世纪70年代,人们已经开发出锂离子一次电池，而二次锂离子电池作为一种新型的绿色高能电池,自1990年问世以来发展也十分迅速。与常用的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池相比,二次锂离子电池具有许多优点:工作电压高,通常单体锂离子电池的电压为3.7V,是镍氢、镍镉电池电压(1.2V)的3倍;在能量密度上占有明显优势,锂离子电池的比能量是镍镉、镍氢电池的2一3倍；这些都有利于实现电池的小型化、轻量化。此外锂离子电池还具有自放电率低(月自放电率6%-9%)、循环寿命长、环境污染小、无记忆效应等诸多优点。
1990年,日本SONY公司推出了第一只商品化锂离子电池,使得电池技术的发展进入了一个新的阶段。1997年,Goodenough研究小组首次报道了具有橄榄石结构的锂离子电池正极材料LiFePO4,在电池材料界引起了轰动。LiFePO4以其循环性能好、安全性能好、廉价和对环境友好等优异的性能和特点,成为最适合发展动力电池的锂离子电池正极材料之一。
当今社会，锂离子电池已经成为我们生活中必不可缺的部分，平均每个人拥有好几块锂电池，不论是手机，还是笔记本电脑，甚至是汽车的舞台，也都少不了锂离子电池的身影。
1960-1970年代的石油危机迫使人们去寻找新的替代能源，同时军事、航空、医药等领域也对电源提出新的要求。当时的电池已不能满足高能量密度电源的需要。由于在所有金属中锂比重很小（M=6.94g/mol, ρ=0.53g/cm3）、电极电势极低（-3.04V相对标准氢电极），它是能量密度很大的金属，锂电池体系理论上能获得最大的能量密度，因此它顺理成章地进入了电池设计者的视野。
此外,军事、航空航天等领域的需求也使各国政府加大了锂电池的研究力度,为了能在未来的竞争中占据制高点,各国争相发展扶持锂离子电池行业,使有关锂离子电池的研究获得了巨大的动力,从而进入了加速发展阶段。