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鋰,原子序數(shù)3,原子量6.941,是輕的堿金屬元素。為了提升安全性及電壓,科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲(chǔ)存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu),形成了納米等級的細(xì)小儲(chǔ)存格子,可用來儲(chǔ)存鋰原子。由于鋰是一種特別容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的金屬,易延伸和燃燒,如存儲(chǔ)和運(yùn)輸時(shí)處理不當(dāng),容易發(fā)生燃燒等事故,所以在存放時(shí)要格外注意。
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使用鋰離子作為能量傳輸介質(zhì)并且電極為嵌入電化學(xué)儲(chǔ)鋰機(jī)制。目前常用的鈷酸鋰/石墨型鋰離子電池為例,在充放電過程中鋰離子在層狀晶體結(jié)構(gòu)鈷酸鋰正極和層狀晶體結(jié)構(gòu)石墨負(fù)極可逆的嵌入和脫出,含鋰的液體電解液提供物質(zhì)輸運(yùn)媒介,外部電路提供電子回路從而有效驅(qū)動(dòng)負(fù)荷裝置工作。
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借助一次金屬的鋰電池的成功經(jīng)驗(yàn),在隨后十幾年間研究者努力嘗試將金屬的鋰電池二次化,即嘗試將不可以充電的鋰電池實(shí)現(xiàn)可逆充電??梢栽趯娱g實(shí)現(xiàn)鋰的電化學(xué)可逆儲(chǔ)存,并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了一個(gè)金屬的鋰二次可充電池原型[5,6]。此后具有層狀結(jié)構(gòu)的其他化合物被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)報(bào)道,并且以此為正極,金屬的鋰為負(fù)極的金屬的鋰二次電池開始嘗試商業(yè)化。