锰酸锂-石墨烯纳米复合材料的控制合成及其储锂性能(2)
面对能源危机的问题，世界上许多国家已经有了应对的方案。开发新能源势在必行，大多数国家都意识到了这个事实，并且，都将发展新能源技术列为优先支持项目，并对此做出了许多有利的安排。现在，能源问题已开始制约我们的发展，当我们要发展经济，那么能源问题就是我们必须优先考虑的问题。现如今乃至今后一段时间，化石能源仍是我们的主要能源，如何用更少的能源做更多的事，是我们解决能源问题的一个要点。大力发展生产力，提高能源利用率，更新化石能源的开采与处理技术，提高产率，减少能源的损失，注意节约能源等方式均能有效的缓解能源问题；另一方面，发展科学技术，开发新型高效的能源材料，发展新能源，尤其是要对二次能源进行研究，是一个很好的解决问题的方式。我们可以从这两方面着手，从而满足我们生产和生活的需要。所以，现在，我们的首要目的就是开发利用清洁的和可再生的能源，然后，逐步取代化石能源的主导地位。
太阳能、风能、地热能、潮汐能等都是清洁的可再生的能源，因此，开发和利用这些能源是当今世界绝大多数国家的目标，但是，这些清洁能源均有间歇性问题，为了解决这个问题，新的能量转换和储存系统便在科学家们的努力下被创造出来了。主要有：太阳能电池[1-2]、锂离子电池[3-4]、燃料电池[5-6]、超级电容器[7-8]等。其中，锂离子电池因为有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应污染小，绿色环保等突出优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等电器设备上，是当今便携式设备中最主要的动力能源之一[9]。随着锂离子电池的发展，它的应用前景愈加广泛，在诸如电动汽车、卫星、航天航空等多种大型领域内，被认为有很高的潜在经济效益。目前，已经成为本世纪对人民具有重要意义的高新技术产发业之一。
可持续展是当今世界的主流，新能源技术对我们的未来至关重要,在未来，锂离子电池可望大规模储存太阳能、风能等清洁电能，满足我们生产生活的需要。由于环境和能源涉及到多个科学领域，单一功能的材料越来越难以满足实际应用的需要。因此，研究具有多重特殊功能的新型材料，对于推进环境改善、建立可持续发展的能源体系，有着重要的意义。随着行业的发展，便携式设备的广泛使用，人们要求更大能量密度和功率密度的锂离子电池以满足生活生产需要，所以，锂离子电池材料的开发是及其必要的[10]。
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的概况
锂离子电池进入实用阶段是在20世纪70年代，但是，其最早在1958 年[11]时就已经开始发展了，经历10多年发展，才正式进入可用阶段。1970年首个锂电池被制造出来，它的正极材料是硫化钛，负极材料是金属锂，是埃克森的M.S.Whittingham制成的。自此以后，锂离子电进入研发热期，许多人都加入了对它的研发，这个时期发展迅速。伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman在1982年发现锂离子具有嵌入石墨的特性，这是一个快速的，并且可逆的过程。于此同时，金属锂制成的锂电池出现了诸多的安全问题，这引起了人们广泛关注，为了避免这些问题，人们必须制造出其它的可替代金属锂的材料。人们结合R.R.Agarwal和J.R.Selman的发现，尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。不久，贝尔实验室成功的试制出了首个可用的锂离子石墨电极。锰尖晶石是优良的正极材料，是M.Thackeray、J.Goodenough等人在1983年发现的，同时，他们还提出锰尖晶石具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能[12]。研究还发现，与钴酸锂相比，其分解温度高，且氧化性很低，能够避免诸如短路、过充电等引起的安全问题。用聚合阴离子的正极将产生更高的电压，A.Manthiram和J.Goodenough在1989年发现。1991年，第一代商业化锂离子电池[13]被日本Sony公司制造出来，从此之后，锂离子电池进入商业化发展阶段，1993年，美国Bellcore首先报导了采用PVDF工艺制造成聚合物锂离子电池（PLIB）。加拿大的莫利公司和美国、法国、德国的部分公司在1996年开始规模化生产。近年来，我国对研发锂离子电池给与了高度关注，并且已经取得了很大的发展[14]。