Литиево-йонната батерия започва да се втурва през целия път, приближавайки се към захранващата батерия

През 1800 г. Алесандро Волта, италиански физик, изобретява стека Волта, първата батерия в човешката история. Първата батерия е направена от цинкови (анодни) и медни (катодни) листове и хартия, напоени със солена вода (електролит), демонстрирайки изкуствената възможност за електричество.

Оттогава, като устройство, което може да осигури непрекъснат и стабилен ток, батериите претърпяха повече от 200 години развитие и продължават да отговарят на търсенето на хората за гъвкаво използване на електроенергия.

През последните години, с огромното търсене на възобновяема енергия и нарастващата загриженост за замърсяването на околната среда, вторичните батерии (или батерии), които могат да преобразуват други форми на енергия в електрическа енергия и да я съхраняват под формата на химическа енергия, продължават да внасят промени в енергията система.

Развитието на литиевата батерия показва напредъка на обществото от друг аспект. Всъщност бързото развитие на мобилните телефони, компютрите, камерите и електрическите превозни средства се основава на зрелостта на технологията за литиеви батерии.

Чен Ген. Раждането и безпокойството на литиевата батерия наближават

Раждането на литиевата батерия

Батерията има положителен и отрицателен полюс. Положителният полюс, известен също като катод, обикновено е направен от по-стабилни материали, докато отрицателният полюс, известен също като анод, обикновено е направен от "силно активни" метални материали. Положителните и отрицателните полюси са разделени от електролит и се съхраняват под формата на химическа енергия.

Химическата реакция между двата полюса произвежда йони и електрони. Тези йони и електрони се движат в батерията, принуждавайки електроните да се движат навън, образувайки цикъл и генерирайки електричество.

През 70-те години на миналия век петролната криза в Съединените щати, съчетана с новото търсене на електроенергия в армията, авиацията, медицината и други области, стимулира търсенето на акумулаторни батерии за съхранение на възобновяема чиста енергия.

От всички метали литият има много ниско специфично тегло и електроден потенциал. С други думи, системата от литиеви батерии може да постигне максимална енергийна плътност на теория, така че литият е естественият избор на дизайнерите на батерии.

Въпреки това, литият е силно реактивен и може да изгори и експлодира, когато е изложен на вода или въздух. Следователно опитомяването на лития се превърна в ключ към развитието на батериите. Освен това литият може лесно да реагира с вода при стайна температура. Ако металният литий трябва да се използва в батерийни системи, от съществено значение е да се въведат неводни електролити.

През 1958 г. Харис предлага да се използва органичен електролит като електролит на метална батерия. През 1962 г. Lockheed Mission и SpaceCo. Чилтън-младши от американската армия и Кук представиха идеята за "литиева неводна електролитна система".

Чилтън и Кук проектираха нов тип батерия, която използва метален литий като катод, Ag, Cu, Ni халиди като катод и метална сол с ниска точка на топене lic1-AlCl3, разтворена в пропилей карбонат като електролит. Въпреки че проблемът с батерията я кара да остане в концепцията, а не в търговската осъществимост, работата на Чилтън и Кук е началото на изследването на литиевите батерии.

През 1970 г. Panasonic Electric Co. от Япония и американската армия независимо синтезират нов катоден материал - въглероден флуорид почти по едно и също време. Кристалният въглероден флуорид с молекулярна експресия на (CFx) N (0,5 ≤ x ≤ 1) беше успешно получен от Panasonic Electric Co., Ltd. и използван като анод на литиева батерия. Изобретяването на литиево-флуоридна батерия е важна стъпка в историята на развитието на литиевата батерия. Това е първият път, в който се въвежда "вградено съединение" в дизайна на литиева батерия.

Въпреки това, за да се реализира обратимото зареждане и разреждане на литиевата батерия, ключът е обратимостта на химическата реакция. По това време повечето неакумулаторни батерии използват литиеви аноди и органични електролити. За да реализират акумулаторни батерии, учените започнаха да изучават обратимото вмъкване на литиеви йони в положителния електрод от наслоен сулфид на преходен метал.

Стенли Уитингам от ExxonMobil установи, че интеркалационната химическа реакция може да бъде измерена чрез използване на слоест TiS2 като катоден материал, а продуктът на разреждане е LiTiS2.

През 1976 г. батерията, разработена от Whittingham, постига добра първоначална ефективност. Въпреки това, след многократно зареждане и разреждане за няколко пъти, литиеви дендрити се образуват в батерията. Дендритите нарастват от отрицателния полюс към положителния полюс, образувайки късо съединение, което създава опасност от запалване на електролита и в крайна сметка се проваля.

През 1989 г., поради пожарна авария на литиево-молибденови вторични батерии, повечето компании, с изключение на няколко, се оттеглиха от разработването на литиево-метални вторични батерии. Разработването на литиево-метални вторични батерии беше основно спряно, тъй като проблемът с безопасността не можеше да бъде решен.

Поради лошия ефект на различни модификации, изследванията върху литиево-металната вторична батерия са в застой. Накрая изследователите избраха радикално решение: батерия за люлеещ се стол с вградени съединения като положителни и отрицателни полюси на литиево-метални вторични батерии.

През 80-те години Goodnow изучава структурата на слоест литиев кобалат и катодни материали от литиев никелов оксид в Оксфордския университет, Англия. Накрая изследователите осъзнаха, че повече от половината литий може да бъде отстранен обратимо от материала на катода. Този резултат най-накрая доведе до раждането на The.

През 1991 г. SONY Company пусна първата търговска литиева батерия (анод графит, катод литиево съединение, електрод течна литиева сол, разтворена в органичен разтворител). Поради характеристиките на висока енергийна плътност и различни формулировки, които могат да се адаптират към различни среди на употреба, литиевите батерии са комерсиализирани и широко използвани на пазара