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锂这东西,是怎样一个个性呢?锂电池是如何发展起来的呢?

科学探索 2025-08-27 15:29:01 趣奇闻(www.quqiwen.com)
锂是一种金属元素,仅占地壳的0.002%。位于元素周期表的第二周期IA族,元素符号为Li,它的原子序数为3,原子量为6.941,熔点为180.5 ℃,沸点为1342 ℃,比热容为3.58 kJ/kg·K,可溶于硝酸、液氨等溶液,可与水反应。宇宙中第三轻的元素。

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对应的单质为银白色质软金属,是密度最小的金属,是最轻的金属,密度比所有的油和液态烃都小,在液体石蜡中锂也会浮起,故应存放于固体石蜡或者白凡士林中。

锂这东西,是怎样一个个性呢?锂电池是如何发展起来的呢?油中漂浮的锂

锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的。

锂为银白色金属,质较软,可用刀切割。锂原子半径小,故其比起其他的碱金属,压缩性最小,硬度最大,熔点最高。锂的常见化合物,有碳酸锂、氢氧化锂、氟化锂等。

锂发现至今已有200多年。

1800年,一位巴西人在瑞典的一个小岛上发现了透锂长石。1817年,瑞典化学家阿尔费特逊在对透锂长石进行研究时发现,硅氧化物和铝氧化物只能占到96%的重量,矿石中必然含有一种未被发现的碱金属元素。他的老师贝采利乌斯将这种新元素命名为lithium——锂,该词来源于希腊语的lithos,意为石头,表示它是从石头里发现的。但遗憾的是,阿尔费特逊未能分离出锂的单质。

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直到1821年,英国化学家布兰德使用电解法通过电解氧化锂获得了微量的锂单质。而大量的锂单质则要等到1855年,德国化学家本生和英国化学家马奇森电解氯化锂时才首次得到。

根据相关统计数据,全球锂资源量8600万吨”,其中已探明储量是2100万吨。

根据“中国矿产资源报告2022”,中国的锂折合成氧化锂(Li2O)的储量有404万吨,排名第四,占全球储量的8.9%,占全球产量的13%,属于比下有余,比上不足。

我国最著名的硬岩锂矿,就是可可托海三号坑。新疆可可托海有86种重要和稀有矿产,锂只是其中之一。在上世纪50年代,可可托海矿务局偿还国外的矿产价值占到总外债的40%左右,可以说战略价值非常重要。

锂这东西,是怎样一个个性呢?锂电池是如何发展起来的呢?可可托海三号坑

2022年,全国锂矿储量增量主要在江西,占增量的94.5%,来自于江西宜春市的两个锂矿山。宜春锂矿床类型主要为锂云母型,多为低品位含锂的陶瓷土矿。由于覆盖层薄,大多采用露天方式开采。随着锂云母提锂技术提升,成本大幅下降。

锂地药用价值

澳大利亚医生约翰·卡德(John Cade)发现了锂元素可以治疗精神疾病,但大多数人从未听说过他。

卡德生于1912年,来自一个医生世家,他的父亲担任过精神病院的医生,所以他从小就了解精神病。

1949年,37岁的卡德发表了一篇论文,宣布锂元素可以使躁狂症患者冷静下来,症状平息。因此他认为,锂元素可以用来治疗躁狂症和癫痫。

论文发表后,并没有引起太大反响。

只是一些有好奇心的医生注意到了这篇文章。1950年~1960年期间,一位名叫 Mogens Schou 的精神病学家进行了大量的临床试验,结果表明锂元素不仅可以缓解急性躁狂症。

越来越多的证据表明,锂是可以挽救生命的神奇药物。

最终,锂元素终于投放了市场。布朗医生估计,此后20年中它为美国节省了约1,450亿美元。

锂电池

过去百年,人类创造的科技发明璨若星河,其中有两项被公认为对历史进程有着深远影响。首先是晶体管,没有晶体管就没有计算机。其次就是锂离子电池,没有它世界运转将无法想象。

由于金属锂密度小,在电池容量相同的情况下所需的材料质量就少,电池就可以做得更轻、更小。上世纪70年代,美国埃克森石油公司的员工,制作成了世界上第一个锂电池。当时的锂离子电池并不稳定,易爆炸,充电后电池容量衰减快,也不能充电再次使用。所以并没有进行商用。

1983年,日本化学家吉野彰造出了世界第一个可充电锂离子电池的原型,开启了锂电池时代,也因此获得了诺贝尔化学奖。

1991年,日本索尼与旭化成株式会社共同推出了全球第一块商业化的锂离子电池,并成功实现量产。靠着技术和产业上的先发优势,在锂电池领域,日本长期占据着世界第一。

七十年代末,在旅德的中国工程院院士陈立泉力荐下,中科院物理所建立了国内第一个固体离子学实验室,并开启了锂离子导体和锂电池等研究。1995年,中国第一块锂电池就在中科院物理所诞生。1997年才建成我国第一条锂离子电池生产线。

2001年,在锂电池完全不被大众看好的时候,当时的中国工程院院士陈立泉,向时任863计划电动汽车重大专项负责人万钢请求,希望能给锂离子电池一个机会。

仅仅十年,实现了锂离子电池从中国制造到中国智造的大转变,让我国的锂离子电池产业成为了世界第一。

锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池,用作交通工具动力电池的占比约为 70%。2019年初,全球锂电池制造能力达316千兆瓦时(GWh),其中中国锂电池产能位居世界首位,占73%;排名第二的美国,只有12%。2022 年,中国锂离子动力电池产量 545.9GWh。

18650是锂离子电池的鼻祖--日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准性的锂离子电池型号,其中18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。常见的分为锂离子电池、磷酸铁锂电池。

为什么选择锂离子电池?相同容量的情况下,铅酸电池和镍氢电池两种电池是锂电池的3~5倍重,锂电池的体积更小;充电速度较快,一根锂离子电池大约3小时就能充满,而镍氢电池充电大致需要1天;锂电池并没有记忆效应,只需要通过3-5次正常的充放循环就可以激活电池,恢复正常容量。

锂电池不安全?

锂电池爆炸的几率大吗?原理上专家认为是很小的。根据相关机构公布的研究报告,锂电池的爆炸几率是百万分之三,每100万块锂电池中可能会有1~3块锂电池发生爆炸。

但是,一旦爆炸,容量越大的锂电池爆炸的威力就无法想象。

2023年3月3日晚,江苏省苏州常熟市一居民楼3楼发生火灾,现场过火面积约20平方米,是由租户将电动自行车电池带入室内充电引发。

2022年11月13日凌晨,广东省潮州市枫溪区詹厝村一锂电池电动自行车维修门店发生火灾,造成3人死亡。

根据应急管理部消防救援局发布数据显示,2021年全国共接报电动自行车及其电池故障引发的火灾近1.8万起、死亡57人。

手机锂电池很少听说爆炸,锂电池电动车经常被爆出爆炸。原因在于对于锂电池来说,单颗电芯使用的安全性要比多颗锂电池组成的电池组使用要更容易控制,也就更安全。

但是,手机爆炸,也不可接受。例如很多网友提到的三星Note7手机。

锂离子电池有很多的不安全行为。包括电池在过充过放、快速充放电、短路、电池质量、机械滥用条件和高温热冲击等情况。

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