一 锂电发展历史
（一）锂离子电池简介
2019年诺贝尔化学奖授予从事锂离子电池研究的三位杰出科学家，让锂离子电池技术再次成为大众焦点，这也表明锂离子电池为无化石燃料的社会奠定了基础，得到当代社会的充分认可。
当今社会，锂电池已经成为人类生活不可或缺的部分。锂离子电池是一种二次化学电池，其主要构成材料包括电解液、隔膜、正负极材料等（见图1-1）。正负极由两种不同的物质构成，可供锂离子可逆地嵌入和脱出。充电过程中，锂离子从正极脱出，经过电解质嵌入负极的晶格之中，从而正极处于高电位的贫锂状态，负极则处于低电位的富锂状态；放电过程则相反。锂离子电池以其高能量密度、无记忆效应、循环寿命长、高电压、可实现大倍率充放电等优势，已经广泛应用于新能源汽车、3C数码产品及储能系统等领域，是当前最符合新能源应用发展趋势的二次电池。在国家大力发展新能源汽车产业的大趋势下，锂离子电池成为二次电池中最具发展潜力的种类。
图1-1 锂离子电池结构
资料来源：国轩高科官网。
锂电池是电化学体系中的一类电池，涵盖金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物电池。当前锂电池大致可以分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常不可充电，且内含金属态的锂；锂离子电池不含有金属态的锂，并且可以充电。由于锂离子电池性能优越，锂金属电池逐渐被淘汰，所以现在俗称的“锂电池”，准确的叫法是“锂离子电池”（如无特别说明，后文的“锂电池”均指“锂离子电池”）。
相较于其他二次电池（如镍镉、镍氢、铅蓄电池），锂离子电池具有工作电压高、能力密度大、循环寿命长且无重金属污染等优点（见表1-1），在高端消费类电子通信产品等中小功率电池领域取得了长足发展，目前已成为全球消费类电子产品的首选电池，同时也在动力和储能领域具有很大市场份额。
表1-1 锂离子电池与其他电池性能对比
表1-1 锂离子电池与其他电池性能对比-续表
（二）锂电池发展历史
电池的发明可以追溯到两百多年前。电池不断“成长”，到目前已经有各种各样的电池出现在我们眼前，其中锂电池已成为用量最大的二次电池。
回顾电池发展的历史，可以看出锂电池能够得到广泛应用是电池发展的必然结果与趋势。从1600年美国科学家吉尔伯特建立了对电池的研究基础开始，电池的发展便一直未停歇。从1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明，至1883年氧化银电池的发明，1899年镍镉电池的发明……电池在19世纪便已进入商品化阶段。进入20世纪后，电池理论和技术一度处于停滞时期，但在第二次世界大战之后，电池技术又进入了快速发展时期：1951年实现了镍镉电池的密封化，1958年美国哈里斯公司提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质……20世纪80年代基于环保考虑，研究重点转向蓄电池并使其迅速发展；20世纪90年代进入了锂离子电池的天下，大大减少了铅酸电池等可充电电池所带来的污染；进入21世纪后，随着能源紧缺和环保理念日益深化，全球也在努力寻求与时代发展同步且功能更强大的新型电池。
具体来看，碱性锌锰电池是最早商业化的一次电池。随着第二次世界大战的结束，为了适应重负荷用途的需要，进一步发展了碱性锌锰电池并由德国埃贝尔公司首先制成了商业碱性锌锰电池。20世纪50年代末的深入研究发现，碱性锌锰电池能提供比酸性锌锰电池高得多的电流和容量，使得碱性锌锰电池的前景大为改观，并于20世纪60～70年代成为碱性锌锰电池的新时代。1970年至今，碱性锌锰电池发展并逐步完善，由于碱性锌锰电池能重负载、电容量大、低温性能和防漏性能好、性能价格比高，其广泛用于民用和工业。特别适用于闪光照相机、微型收录机、对讲机、剃须刀、游戏机、遥测器、计算器、助听器等仪器设备。
1859年英国科学家普兰第发明了铅酸电池并于1870年采用西门子发电机将铅酸电池改为二次电池，这便是世界上最早的二次电池。但是随着人们环保意识的日益增强，铅、镉、汞等有毒金属的使用日益受到限制，于是在20世纪70年代发明了传统铅酸电池的替代者——锂离子电池。1991年，索尼公司将锂离子电池正式投入消费电子产品市场，这正式开启了锂电池的商用时代。相对于铅酸电池等二次电池而言，锂离子电池更清洁，加之其具有工作电压高、能量密度大、质量轻等优点，在短短十几年的时间里锂离子电池已经彻底占领了消费电子市场，并扩展到了电动汽车领域，取得了辉煌的成就。
锂电池从根本上改善了我们存储和使用能源的方式，它不仅适用于我们的日常生活，还可以储存太阳能和风能，让无化石燃料的世界成为可能。
综观电池发展的历史，在商品化的可充电电池中，锂离子电池的比能量最高，正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充电且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在发达国家中有较快的增长。随着新能源汽车的发展，锂电池也受到世人瞩目。
现阶段，锂离子电池应用非常广泛。汽车行业，在特斯拉、比亚迪、银隆等企业推动下，锂离子电池成为主流动力电池技术的趋势越来越明显。如今，以锂电池作为“心脏”的新能源汽车发展得如火如荼。在医疗行业，锂电池被广泛应用于心脏起搏器，其性能稳定，一般试用期可达十年之久。在航天航空领域，锂离子电池为发射和飞行中的校正、地面操作提供支持，同时有利于提高电池的功效并支持夜间作业。在日常生活方面，电动工具、数码相机、应急电源等领域大量使用锂离子电池。