为何锂充电电池一直没有解决充电的安全性问题？

一、天生丽质

锂元素是在1817年被瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊发现，贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才得到金属锂单质，而工业化制锂是在1893年由根莎提出的。现在仍然采用电解LiCl制取锂，这个方法要消耗大量的电能，每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。

锂在他出世后的100多年中，它主要作为抗痛风药服务于医学界。美国航空航天航空局(NASA)最早认识到，锂电池能作为一种高效的电池。这是因为电池电压是和负极金属活泼性密切相关的。作为非常活泼的碱金属，锂电池能提供较高的电压。比如锂电池可以提供3V的电压，而铅蓄电池只有2.1V，而碳锌电池只有1.5V。根据P=UI，相同电流下，锂电池能输出更高的功率。

作为3号元素，自然界存在的锂由两种稳定的同位素6Li和7Li组成，因此锂的相对原子质量只有6.9。这就意味着在在质量相同时，金属锂比其它活泼金属能提供更多的电子。此外，锂元素还有另外一个优点。锂离子离子半径小，因此锂离子比其他大的离子更容易在电解液中移动，充放电时可以实现正负极间的有效、快速的迁移，从而使整个电化学反应得以进行。

金属锂尽管有很多优点，但是制造锂电池还有很多需要克服的困难。首先，锂是非常活泼的碱金属元素，能和水以及氧气反应，而且常温下它就能与氮气发生反应。这就导致金属锂的保存、使用或是加工都比其他金属要复杂得多，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学家的攻关，锂电池的技术障碍一个个突破，锂电池渐渐也登上了舞台，锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

二、金属锂电池

在金属锂一次电池的开发中，初期选择传统正极材料，如Ag、Cu、Ni的化合物的电化学性能一直达不到要求，人们不得不寻找新的正极材料。1970年，日本Sanyo公司利用二氧化锰作为正极材料，造出了人类第一块商品锂电池。1973年松下开始量产正极活性物质为氟化炭材料作正极的锂原电池。1976年，以碘为正极的锂碘原电池问世。上世纪80年代以后，锂的开采成本大幅度降低，锂电池开始商业化。

早期金属锂电池属于一次电池，这种电池只能一次性使用、不能充电。锂电池的成功极大地激发了人们继续研发可充电电池的热情，开发锂充电电池的序幕就此拉开。1972年，美国埃克森(Exxon)公司采用二硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，开发出世界上第一个金属锂充电电池。这款可充电锂电池就拥有可深度充放电1000次且每次循环的损失不超过0.05%的优良性能。

锂充电电池研究曾经非常深入，但直到今天为止，以金属锂为负极的充电电池仍然没有商业化生产。这是因为锂充电电池一直没有解决充电的安全性问题。当锂电池充电时，锂离子在阴极获得电子析出金属锂。在理想状态，金属锂应该像水(金属锂)倒在地面(电极)上，铺上平平的一层。但是，金属锂在阴极上的沉积，却像在地上长了一棵树一样，形成树枝状的结构。这些树枝状的金属锂经过多次充放电，等树枝长的足够大就能从正极连到了负极，造成电池内部短路，可能引起电池起火或者爆炸。1989年以后大多数企业停止了对锂二次电池的开发。