लिथियम आयन ब्याट्री जताततै हतार गर्न थाल्छ, पावर ब्याट्री नजिकै

1800 मा, इटालियन भौतिकशास्त्री एलेसेन्ड्रो भोल्टाले मानव इतिहासको पहिलो ब्याट्री भोल्टा स्ट्याकको आविष्कार गरे। पहिलो ब्याट्री जस्ता (एनोड) र तामा (क्याथोड) पाना र नुन पानी (इलेक्ट्रोलाइट) मा भिजाएर कागज बनाइएको थियो, बिजुलीको कृत्रिम सम्भावना प्रदर्शन।

त्यसबेलादेखि, निरन्तर र स्थिर विद्युत् प्रवाह प्रदान गर्न सक्ने उपकरणको रूपमा, ब्याट्रीहरूले 200 वर्ष भन्दा बढी विकासको अनुभव गरेको छ र लचिलो बिजुली प्रयोगको लागि जनताको माग पूरा गर्न जारी छ।

हालैका वर्षहरूमा, नवीकरणीय ऊर्जाको ठूलो माग र वातावरणीय प्रदूषणको बारेमा बढ्दो चिन्ताको साथ, माध्यमिक ब्याट्रीहरू (वा ब्याट्रीहरू) जसले ऊर्जाका अन्य रूपहरूलाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न र यसलाई रासायनिक ऊर्जाको रूपमा भण्डारण गर्न सक्छ ऊर्जामा परिवर्तनहरू ल्याउन जारी छ। प्रणाली।

लिथियम ब्याट्रीको विकासले अर्को पक्षबाट समाजको प्रगति देखाउँछ। वास्तवमा, मोबाइल फोन, कम्प्युटर, क्यामेरा र विद्युतीय सवारीहरूको द्रुत विकास लिथियम ब्याट्री प्रविधिको परिपक्वतामा आधारित छ।

चेन जनरल लिथियम ब्याट्रीको जन्म र चिन्ता नजिकै छ

लिथियम ब्याट्री को जन्म

ब्याट्रीमा सकारात्मक र नकारात्मक ध्रुवहरू छन्। सकारात्मक पोल, जसलाई क्याथोड पनि भनिन्छ, सामान्यतया अधिक स्थिर सामग्रीबाट बनेको हुन्छ, जबकि नकारात्मक ध्रुव, जसलाई एनोड पनि भनिन्छ, सामान्यतया "अत्यधिक सक्रिय" धातु सामग्रीबाट बनेको हुन्छ। सकारात्मक र नकारात्मक ध्रुवहरू इलेक्ट्रोलाइटद्वारा छुट्याइन्छ र रासायनिक ऊर्जाको रूपमा भण्डारण गरिन्छ।

दुई ध्रुवहरू बीचको रासायनिक प्रतिक्रियाले आयन र इलेक्ट्रोनहरू उत्पादन गर्दछ। यी आयनहरू र इलेक्ट्रोनहरू ब्याट्रीमा सर्छन्, इलेक्ट्रोनहरूलाई बाहिर जान बाध्य पार्छ, चक्र बनाउँछ र बिजुली उत्पादन गर्दछ।

1970 को दशकमा, संयुक्त राज्य अमेरिका मा तेल संकट, सैन्य, उड्डयन, चिकित्सा र अन्य क्षेत्रहरु मा नयाँ ऊर्जा माग संग मिलेर, नवीकरणीय स्वच्छ ऊर्जा भण्डारण गर्न रिचार्जेबल ब्याट्री को खोज लाई उत्तेजित गर्यो।

सबै धातुहरू मध्ये, लिथियमसँग धेरै कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण र इलेक्ट्रोड क्षमता छ। अन्य शब्दहरूमा, लिथियम ब्याट्री प्रणालीले सिद्धान्तमा अधिकतम ऊर्जा घनत्व प्राप्त गर्न सक्छ, त्यसैले लिथियम ब्याट्री डिजाइनरहरूको प्राकृतिक छनौट हो।

यद्यपि, लिथियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हुन्छ र पानी वा हावामा पर्दा जल्न र विस्फोट हुन सक्छ। तसर्थ, लिथियम ट्यामिङ ब्याट्री विकासको लागि कुञ्जी भएको छ। थप रूपमा, लिथियमले कोठाको तापक्रममा पानीसँग सजिलै प्रतिक्रिया गर्न सक्छ। यदि धातु लिथियम ब्याट्री प्रणालीहरूमा प्रयोग गर्न हो भने, यो गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइटहरू परिचय गर्न आवश्यक छ।

1958 मा, ह्यारिसले धातुको ब्याट्रीको इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा जैविक इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गर्ने प्रस्ताव राखे। 1962 मा, लकहिड मिशन र SpaceCo। अमेरिकी सेनाका चिल्टन जुनियर र कुकले "लिथियम गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली" को विचार अगाडि बढाए।

चिल्टन र कुकले नयाँ प्रकारको ब्याट्री डिजाइन गरे, जसले लिथियम धातुलाई क्याथोडको रूपमा, Ag, Cu, Ni halides क्याथोडको रूपमा प्रयोग गर्दछ, र कम पग्लने बिन्दु धातु नुन lic1-AlCl3 इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा प्रोपाइलिन कार्बोनेटमा घुलनशील हुन्छ। यद्यपि ब्याट्रीको समस्याले यसलाई व्यावसायिक सम्भाव्यताको सट्टा अवधारणामा राख्छ, चिल्टन र कुकको काम लिथियम ब्याट्री अनुसन्धानको सुरुवात हो।

1970 मा, जापानको Panasonic इलेक्ट्रिक कम्पनी र अमेरिकी सेनाले स्वतन्त्र रूपमा नयाँ क्याथोड सामग्री - कार्बन फ्लोराइड लगभग एकै समयमा संश्लेषित गरे। (CFx) N (0.5 ≤ x ≤ 1) को आणविक अभिव्यक्तिको साथ क्रिस्टलीय कार्बन फ्लोराइड Panasonic Electric Co., Ltd. द्वारा सफलतापूर्वक तयार गरिएको थियो र लिथियम ब्याट्रीको एनोडको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो। लिथियम फ्लोराइड ब्याट्री को आविष्कार लिथियम ब्याट्री विकास को इतिहास मा एक महत्वपूर्ण कदम हो। लिथियम ब्याट्रीको डिजाइनमा "इम्बेडेड कम्पाउन्ड" परिचय गर्ने यो पहिलो पटक हो।

यद्यपि, लिथियम ब्याट्रीको रिभर्सिबल चार्ज र डिस्चार्ज महसुस गर्न, मुख्य भनेको रासायनिक प्रतिक्रियाको उल्टोपन हो। त्यतिबेला, रिचार्ज गर्न नमिल्ने अधिकांश ब्याट्रीहरूले लिथियम एनोड र अर्गानिक इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गर्थे। रिचार्जेबल ब्याट्रीहरू महसुस गर्न, वैज्ञानिकहरूले स्तरित ट्रान्जिसन मेटल सल्फाइडको सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा लिथियम आयनहरूको उल्टाउन मिल्ने सम्मिलन अध्ययन गर्न थाले।

ExxonMobil को Stanley Whittingham ले पत्ता लगायो कि अन्तर्क्रियात्मक रासायनिक प्रतिक्रिया स्तरित TiS2 लाई क्याथोड सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरेर मापन गर्न सकिन्छ, र डिस्चार्ज उत्पादन LiTiS2 हो।

1976 मा, Whittingham द्वारा विकसित ब्याट्रीले राम्रो प्रारम्भिक दक्षता हासिल गर्यो। तर, पटक–पटक चार्ज र डिस्चार्ज गरेपछि ब्याट्रीमा लिथियम डेन्ड्राइट बन्न थाल्यो । डेन्ड्राइटहरू नकारात्मक ध्रुवबाट सकारात्मक ध्रुवमा बढ्दै, एक सर्ट सर्किट बनाइयो, जसले इलेक्ट्रोलाइट प्रज्वलित हुने खतरा निम्त्यायो र अन्ततः असफल भयो।

1989 मा, लिथियम/मोलिब्डेनम माध्यमिक ब्याट्रीहरूको आगो दुर्घटनाको कारण, केही बाहेक धेरै कम्पनीहरूले लिथियम धातु माध्यमिक ब्याट्रीहरूको विकासबाट पछि हटेका थिए। लिथियम धातु माध्यमिक ब्याट्री को विकास मूलतः रोकिएको थियो किनभने सुरक्षा समस्या हल गर्न सकिएन।

विभिन्न परिमार्जनहरूको खराब प्रभावको कारण, लिथियम धातु माध्यमिक ब्याट्रीमा अनुसन्धान स्थिर भएको छ। अन्तमा, अन्वेषकहरूले एक कट्टरपन्थी समाधान छनौट गरे: लिथियम धातु माध्यमिक ब्याट्रीहरूको सकारात्मक र नकारात्मक ध्रुवहरूको रूपमा एम्बेडेड यौगिकहरू सहितको रकिङ चेयर ब्याट्री।

1980 को दशकमा, गुडनोले अक्सफोर्ड विश्वविद्यालय, इङ्गल्याण्डमा स्तरित लिथियम कोबालेट र लिथियम निकल अक्साइड क्याथोड सामग्रीको संरचनाको अध्ययन गरे। अन्तमा, अन्वेषकहरूले महसुस गरे कि क्याथोड सामग्रीबाट आधा भन्दा बढी लिथियमलाई उल्टो रूपमा हटाउन सकिन्छ। यो परिणामले अन्ततः द को जन्म निम्त्यायो।

1991 मा, SONY कम्पनीले पहिलो व्यावसायिक लिथियम ब्याट्री (एनोड ग्रेफाइट, क्याथोड लिथियम कम्पाउन्ड, इलेक्ट्रोड तरल लिथियम नुन कार्बनिक विलायकमा घुलनशील) सुरु गर्यो। उच्च ऊर्जा घनत्व र विभिन्न प्रयोग वातावरणमा अनुकूलन गर्न सक्ने विभिन्न संरचनाहरूको विशेषताहरूको कारण, लिथियम ब्याट्रीहरू बजारमा व्यावसायीकृत र व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ।