Lithium-iontová baterie začne spěchat celou cestu a přibližuje se k baterii

V roce 1800 vynalezl Alessandro Volta, italský fyzik, zásobník Volta, první baterii v historii lidstva. První baterie byla vyrobena ze zinkového (anoda) a měděného (katodového) plechu a papíru namočeného ve slané vodě (elektrolyt), což demonstrovalo umělou možnost elektřiny.

Od té doby prošly baterie jako zařízení, které dokáže zajistit nepřetržitý a stabilní proud, více než 200 let vývoje a nadále uspokojují poptávku lidí po flexibilním využívání elektřiny.

V posledních letech, s obrovskou poptávkou po obnovitelné energii a rostoucími obavami ze znečištění životního prostředí, sekundární baterie (nebo baterie), které mohou přeměňovat jiné formy energie na elektrickou energii a ukládat ji ve formě chemické energie, nadále přinášejí změny energie. Systém.

Vývoj lithiové baterie ukazuje pokrok společnosti z jiného hlediska. Rychlý vývoj mobilních telefonů, počítačů, fotoaparátů a elektrických vozidel je ve skutečnosti založen na vyspělosti technologie lithiových baterií.

Chen Gen. Zrození a úzkost z lithiové baterie se blíží

Zrození lithiové baterie

Baterie má kladný a záporný pól. Kladný pól, také známý jako katoda, je obvykle vyroben ze stabilnějších materiálů, zatímco negativní pól, známý také jako anoda, je obvykle vyroben z "vysoce aktivních" kovových materiálů. Kladné a záporné póly jsou odděleny elektrolytem a uloženy ve formě chemické energie.

Chemická reakce mezi dvěma póly produkuje ionty a elektrony. Tyto ionty a elektrony se pohybují v baterii, nutí elektrony pohybovat se směrem ven, tvoří cyklus a generují elektřinu.

V 70. letech 20. století ropná krize ve Spojených státech spolu s novou poptávkou po energii ve vojenství, letectví, medicíně a dalších oblastech podnítila hledání dobíjecích baterií pro skladování obnovitelné čisté energie.

Ze všech kovů má lithium velmi nízkou specifickou hmotnost a elektrodový potenciál. Jinými slovy, lithiový bateriový systém může teoreticky dosáhnout maximální hustoty energie, takže lithium je přirozenou volbou konstruktérů baterií.

Lithium je však vysoce reaktivní a může hořet a explodovat, když je vystaveno vodě nebo vzduchu. Proto se zkrocení lithia stalo klíčem k vývoji baterií. Kromě toho může lithium snadno reagovat s vodou při pokojové teplotě. Pokud má být v bateriových systémech použito kovové lithium, je nezbytné zavést nevodné elektrolyty.

V roce 1958 Harris navrhl použít organický elektrolyt jako elektrolyt kovové baterie. V roce 1962 Lockheed Mission a SpaceCo. Chilton Jr. z americké armády And Cook předložil myšlenku „lithiového bezvodého elektrolytového systému“.

Chilton and Cook navrhli nový typ baterie, který jako katodu používá kov lithia, jako katodu halogenidy Ag, Cu, Ni a jako elektrolyt sůl kovu s nízkou teplotou tání lic1-AlCl3 rozpuštěnou v propylenkarbonátu. Ačkoli problém baterie způsobuje, že zůstává v konceptu spíše než v komerční proveditelnosti, práce Chiltona a Cooka je začátkem výzkumu lithiových baterií.

V roce 1970 japonská společnost Panasonic Electric Co. a americká armáda nezávisle na sobě syntetizovaly nový katodový materiál – fluorid uhlíku téměř současně. Krystalický fluorid uhlíku s molekulární expresí (CFx) N (0,5 ≤ x ≤ 1) byl úspěšně připraven společností Panasonic Electric Co., Ltd. a použit jako anoda lithiové baterie. Vynález lithiumfluoridové baterie je důležitým krokem v historii vývoje lithiových baterií. Toto je poprvé, kdy se do konstrukce lithiové baterie zavádí „embedded Compaten“.

Aby však bylo možné realizovat vratné nabíjení a vybíjení lithiové baterie, klíčová je reverzibilita chemické reakce. V té době většina nenabíjecích baterií používala lithiové anody a organické elektrolyty. Aby bylo možné realizovat dobíjecí baterie, vědci začali studovat reverzibilní vkládání iontů lithia do kladné elektrody vrstveného sulfidu přechodného kovu.

Stanley Whittingham z ExxonMobil zjistil, že interkalační chemickou reakci lze měřit pomocí vrstveného TiS2 jako katodového materiálu a produktem výboje je LiTiS2.

V roce 1976 dosáhla baterie vyvinutá Whittinghamem dobré počáteční účinnosti. Po několikanásobném nabití a vybití se však v baterii vytvořily lithiové dendrity. Dendrity rostly od záporného pólu ke kladnému pólu a vytvořily zkrat, který způsobil nebezpečí vznícení elektrolytu a nakonec selhal.

V roce 1989, v důsledku požáru lithiových/molybdenových sekundárních baterií, většina společností kromě několika ustoupila od vývoje lithiových kovových sekundárních baterií. Vývoj lithiových kovových sekundárních baterií byl v podstatě zastaven, protože se nepodařilo vyřešit bezpečnostní problém.

Kvůli slabému účinku různých modifikací výzkum lithiové kovové sekundární baterie stagnuje. Nakonec vědci zvolili radikální řešení: baterii houpacího křesla se zabudovanými sloučeninami jako kladným a záporným pólem sekundárních lithiových kovových baterií.

V 80. letech 20. století studoval Goodnow na Oxfordské univerzitě v Anglii strukturu vrstvených katodových materiálů kobalátu lithného a oxidu lithného a oxidu niklu. Nakonec si vědci uvědomili, že více než polovinu lithia lze z materiálu katody odstranit reverzibilně. Tento výsledek nakonec vedl ke zrodu The.

V roce 1991 společnost SONY uvedla na trh první komerční lithiovou baterii (anoda grafit, katoda lithiová sloučenina, elektroda tekutá lithiová sůl rozpuštěná v organickém rozpouštědle). Vzhledem k vlastnostem vysoké hustoty energie a různým složením, které se mohou přizpůsobit různým prostředím použití, byly lithiové baterie komerčně využívány a široce používány na trhu.