20 世纪 70 年代末，锂电池正式登上历史舞台。初代锂电池构建时，选取金属锂作为负极材料，凭借其低密度的特性，在保障电池具备同等容量的前提下，能够减少所需材料的质量，进而使得电池在尺寸与重量方面具备优势，可实现更为小巧轻便的设计。与此同时，正极材料选用二氧化锰，而锂离子传导介质则采用非水电解液。在电池工作过程中，金属锂会发生氧化反应失去电子，进而转变为锂离子进入电解液，随后锂离子迁移至正极，在正极处获取电子，并与二氧化锰发生反应生成亚锰酸锂。然而，此类电池属于一次性电池，不具备可充电重复利用的功能。
随后，科研工作者迅速开展相关研究，并成功开发出可充电的锂金属电池。该电池依旧沿用金属锂作为负极材料，不过在正极材料方面做出了调整，选用二硫化钛。经实验室严谨测试与分析表明，其循环寿命颇为可观，可达 1000 次以上，并且在多次循环充放电过程中，电池性能的衰减程度极小，这一特性意味着它在反复使用过程中能够维持较为稳定的充放电能力。对于当时正处于蓬勃发展阶段的电子产品产业而言，这无疑是一项重大利好，意味着电子产品自此能够配备体积小巧、便于携带，同时具备高能量储备且可循环使用的移动电源，极大地拓展了电子产品的应用场景与使用便捷性。
但随着该电池使用频次的不断增加，诸多问题逐渐暴露出来。尤其是在经历了数起锂金属电池起火、爆炸等安全事故之后，人们清晰地认识到这种电池存在着严重的安全隐患，这一隐患对其进一步推广应用形成了极大的阻碍。
“足够好” 的锂离子电池应运而生，这得益于被誉为 “锂离子电池之父” 的约翰・古迪纳夫所做出的卓越贡献。1980 年，时年 58 岁的古迪纳夫通过深入研究与探索，成功发现了钴酸锂这一极具应用潜力的材料，其可作为锂离子电池的正极材料使用。基于此项关键发现，索尼公司于 1991 年率先利用相关技术，成功打造出世界上首个商用锂离子电池。该锂离子电池在结构设计上，选取锂插层石墨作为负极材料，搭配钴酸锂作为正极材料。值得注意的是，在此类电池中，锂元素全部以离子形态存在，并且嵌于电极材料内部，不存在游离态的锂，“锂离子电池” 也正是由此得名。在放电过程中，锂离子会从负极材料中脱嵌，随后迁移并嵌入到正极材料内；而充电过程则与之相反，在持续不断的充放电循环周期里，锂离子犹如在正负极之间 “摇椅” 般来回摆动，往复进行嵌入与脱嵌操作，基于这一独特的工作原理，此类电池也被形象地赋予了 “摇椅电池” 的别称。
然而，钴酸锂作为正极材料亦存在一定的局限性，当锂离子脱嵌比例超出一定范围时，其晶体结构会出现塌陷现象，进而对锂离子电池的循环寿命产生负面影响。鉴于此，为确保电池性能的稳定性与循环寿命，在充电过程中必须对充电参数进行严格把控。正当业界为这一问题困扰之际，古迪纳夫再次展现出其卓越的科研洞察力，又发现了一种新型正极材料 —— 磷酸铁锂。相较于钴酸锂，磷酸铁锂具备更为优异的稳定性，并且在成本方面也更具优势。如今，以磷酸铁锂为正极材料制备而成的锂离子电池，已在电动汽车供电领域得到了广泛应用，为电动汽车产业的蓬勃发展提供了坚实的动力支持。
时至今日，锂离子电池已经深度融入我们的日常生活，其身影遍布于各类电子产品以及电动汽车等众多领域，且呈现出形态丰富、规格各异的特点。尽管其应用场景多样，但基本架构却保持了高度的一致性，普遍采用锂插层石墨作为负极、搭配无水电解液以及金属氧化物作为正极的经典构型。这一架构历经多年实践检验，至今未发生重大改变，足以彰显其在电池技术发展历程中的经典性与重要性。也正因如此，在锂离子电池领域做出卓越贡献的约翰・古迪纳夫，于 2019 年荣膺诺贝尔化学奖，这无疑是对其科研成就的高度认可。
在当前锂离子电池商业市场竞争愈发激烈的大背景下，古迪纳夫并未满足于现状，而是将科研目光投向了更为前沿的领域 —— 全固态电池。全固态电池摒弃了传统锂离子电池所采用的无水电解液，转而运用固态电解质。这一变革带来了诸多优势，不仅显著提升了电池的安全性，还进一步提高了能量密度，有望成为下一代锂离子电池技术发展的重要基石，引领电池技术迈向新的发展阶段。
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