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在20世纪80年代，便携式电子产品如摄像机、笔记本电脑和手机的发展导致对具有更大容量而尺寸更小、重量更轻的可再充电电池的需求日益增长。 然而，当时正在开发的常规可充电电池如铅酸蓄电池和镍镉电池以及镍氢电池很难在体积和重量上进一步缩小。而这时，一种新型的可充电电池横空出世，进入了消费使用领域。比起常规的可充电电池，具有小型化、轻量化的特征。 电池的一种主要分类是以一次性和可再充电来区分，同时也可以按照水性或非水性的电解质类型进行分类。水电解质电池具有这样的缺点：每个电池的可用电压原则上限制在约1.5V。使用含水电解质的电池因此在容量方面面临自然限制，因此限制了尺寸和重量减小的范围。另一方面，非水电解质电池可以获得更多电池的电动势，在增加容量方面提供更大的可能性。其中重要的例子就是金属锂电池，使用非水电解质和金属锂作为负极材料的商业化电池。 （来源：Angewandte Chemie International Edition ） 但是金属锂电池还是有很大的问题，导致其不能成为可充电电池，一是充电期间锂容易在负极沉淀引发短路，一个金属锂过于活泼，有安全风险。我（编者注：作者，下同）专注于发明一种具有非水电解质的实用新型可充电电池，以满足新兴便携式电子设备所需的小型轻便电源。我在20世纪80年代初设想了锂离子电池（LIB），并在1986年完成了一个实用的原型（优先权专利申请于1985年提交）。锂离子电池的完整描述是“使用含有锂离子的金属氧化物的非水性电解质的可充电电池，LiCoO2为正极，碳质材料为负极。” 1981年，我开始使用聚乙炔消泡电极对非水可充电电池进行基础研究。 聚乙炔是由Shirakawa教授发现的导电聚合物，他为此获得2000年诺贝尔化学奖。 1983年，发明了采用LiCoO2作为正极、聚乙炔作为负极的新型可充电电池。然而，由于聚乙炔的化学稳定性还不够，在实际应用中还有问题，因此，我找到一种新型碳质材料作为负极。在研究了几种碳质材料作为负极的适用性之后，我发现具有一定结晶结构的碳质材料具有更大的容量，且不会像石墨那样导致电解质溶液分解。具有一定晶体结构的碳质材料的第一个例子是VGCF（vapor-phase-grown carbon fibe），这是Oberlin，Endo和Koyama于1976年报道的新型碳纤维。基于这种复合材料的新组合，我成功研制出可充电电池，它能够在多个周期内稳定地进行充放电。这种新的电池系统是在1985年发明的，该电池系统包括使用包含锂离子的过渡金属氧化物（例如LiCoO2作为正极，碳质材料作为负极）的非水可充电电池。这就是锂离子电池（lithium ion battery，LIB）。 电极材料和电池反应原理的组合赋予了LIB以下特征： 1）避免了金属锂化学活性高的问题。 2）锂离子由正极的LiCoO2供给，并转移到负极的碳质材料上，这是一种新型可充电电池。 接下来，我必须证明锂离子电池的安全性。我在1986年进行了世界上第一个锂离子电池的安全测试。经过测试，金属锂电池发生了剧烈爆炸，而锂离子电池则没有爆炸。这是锂离子电池商业化的关键转折点。我认为这些测试的成功才是“锂离子电池诞生的那一刻”。经过进一步的发展，锂离子电池分别于1991年由SONY和1992年由Asahi Kasei和Toshiba的合资企业商业化。锂离子电池的商业化使得便携式设备的电源变得小型化轻量化，这对便携式设备来说是非常重要的。此外，由于可提供4V以上的电动势，LIB可以用单个电池驱动手机。 锂离子电池的使用迅速扩大，预计将继续增加。分类为“消费者使用”的应用包括便携式设备，如摄像机、移动电脑、手机以及各种其他电子产品。随着高容量、高电流放电和优异循环耐久性的锂离子电池得到开发，锂离子电池正在越来越多地用于电动交通工具，由于其具有环境友好的特征，预计其产量和种类会大幅增加。 作者简介： Dr. Akira Yoshino于1948年出生于日本大阪，于1972年从京都大学石油化学系获得工程硕士学位。1972年，他加入 Asahi Kasei 公司的研究部门，在那里进行功能性聚合物和电子材料的研究。1981年，他开始研究可充电电池。1985年，他发明了一种新的电池系统C / LiCoO2，后来命名为锂离子电池。 他还开发了金属箔集电器以及聚乙烯隔板，碳酸盐电解质，安全装置和电极制造方法。 他现在是Asahi Kasei研究员，也是京都大学兼职教授。 论文链接： http://onlinelibrary./doi/10.1002/anie.201105006/full 作者介绍： http://www./asahi/en/r_and_d/interview/yoshino/profile.html 了解更多最全、最新论文快讯 登录CBG官网（www.chembeango.com） 下载ChemBeanGo APP CBG资讯 ∣知识就是力量 |
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