Литий-ион аккумуляторы яки Li-ion батареясы (кыскартылган LIB) - зарядландырыла торган батарея төре.Литий-ион батарейкалары гадәттә портатив электроника һәм электр машиналары өчен кулланыла һәм хәрби һәм аэрокосмик кушымталарда популярлаша.Ли-ион аккумуляторы прототибы Акира Йошино тарафыннан 1985-нче елда эшләнгән, Джон Гуденоф, М.Стенли Уиттингем, Рахид Язами һәм Коичи Мизушиманың 1970 -80-нче еллардагы тикшеренүләре нигезендә, аннары коммерция Li-ion аккумуляторы эшләнгән. 1991-нче елда Йошио Ниши җитәкчелегендәге Сони һәм Асахи Касей командасы. 2019-нчы елда Химия буенча Нобель премиясе Йошино, Гуденоф һәм Уиттингемга "литий ион аккумуляторы үсеше өчен" бирелде.

Батарейкаларда литий ионнары тискәре электродтан электролит аша агызу вакытында уңай электродка һәм зарядланган вакытта кире кайталар.Ли-ион батарейкалары позитив электродтагы материал һәм гадәттә тискәре электродта графит булып үзара бәйләнгән литий кушылмасын кулланалар.Батарейкаларның энергия тыгызлыгы югары, хәтер эффекты юк (LFP күзәнәкләреннән кала) һәм үз-үзен аз җибәрү.Ләкин алар куркынычсызлыкка китерергә мөмкин, чөнки аларда янып торган электролитлар бар, һәм зарарланган яки дөрес булмаган зарядка шартлау һәм янгынга китерергә мөмкин.Литий-ион янгыннарыннан соң, Samsung Galaxy Note 7 телефоннарын искә төшерергә мәҗбүр булды, һәм Boeing 787 самолетларында батареялар белән бәйле берничә вакыйга булды.

Химия, җитештерүчәнлек, бәя һәм куркынычсызлык характеристикалары LIB төрләре буенча төрле.Кул белән тотылган электроника күбесенчә литий полимер батарейкаларын (электролит кебек полимер гел белән) литий кобальт оксиды (LiCoO2) белән катод материалы итеп куллана, бу югары энергия тыгызлыгын тәкъдим итә, ләкин аеруча зыян күргәндә куркынычсызлык тудыра.Литий тимер фосфат (LiFePO4), литий марганец оксиды (LiMn2O4, Li2MnO3, яки LMO), һәм литий никель марганец кобальт оксиды (LiNiMnCoO2 яки NMC) түбән энергия тыгызлыгын тәкъдим итәләр, ләкин озын гомер һәм ут яки шартлау мөмкинлеге азрак.Мондый батареялар электр кораллары, медицина җиһазлары һәм башка рольләрдә киң кулланыла.NMC һәм аннан ясалган әйберләр электр машиналарында киң кулланыла.

Литий-ион батарейкалары өчен тикшеренү өлкәләре гомер озынлыгын озайту, энергия тыгызлыгын арттыру, куркынычсызлыкны яхшырту, чыгымнарны киметү һәм зарядлау тизлеген арттыруны үз эченә ала.Яна торган электролитлар өлкәсендә гадәти электролитларда кулланылган органик эреткечләрнең ялкынлылыгы һәм үзгәрүчәнлеге нигезендә куркынычсызлыкны арттыру юлы буларак тикшеренүләр бара.Стратегияләргә су литий-ион батарейкалары, керамик каты электролитлар, полимер электролитлар, ион сыеклыклары һәм каты фторлы системалар керә.

Шакмакка каршы батарея

Күзәнәк - төп электрохимик берәмлек, анда электродлар, сепараторлар һәм электролитлар бар.

Батарейка яки батарея пакеты - күзәнәкләр яки күзәнәкләр җыелмасы, торак, электр тоташуы, һәм, мөгаен, контроль һәм саклау өчен электроника.

Анод һәм катод электродлары
Зарядландырыла торган күзәнәкләр өчен анод (яки тискәре электрод) термины агызу циклында оксидлашу булган электродны билгели;бүтән электрод - катод (яки уңай электрод).Корылма циклы вакытында уңай электрод анодка, тискәре электрод катодка әйләнә.Күпчелек литий-ион күзәнәкләре өчен литий-оксид электроды - уңай электрод;титанат литий-ион күзәнәкләре өчен (ЛТО), литий-оксид электроды тискәре электрод.

Тарих

Фон

Варта литий-ион аккумуляторы, Музей Автовизациясе, Алтлуссхайм, Германия
Литий батарейкаларын Британия химикы һәм химия өчен 2019-нчы Нобель премиясен алучы М.Стенли Уиттингем тәкъдим итә, хәзерге вакытта Бингемтон университетында, 1970-нче елларда Exxonда эшләгән вакытта.Уиттингем титан (IV) сульфид һәм литий металлны электродлар итеп кулланган.Ләкин, бу зарядландырыла торган литий батареяны беркайчан да кулланып булмый.Титан дисулфид начар сайлау иде, чөнки ул тулысынча мөһерләнгән шартларда синтезланырга тиеш, шулай ук ​​шактый кыйммәт (1970-нче елларда титан диффид чималы өчен килограммы 1000 $).Airавага тәэсир иткәндә, титан диффид водород сульфид кушылмаларын барлыкка китерә, алар хуш исле һәм күпчелек хайваннар өчен агулы.Моның өчен һәм башка сәбәпләр аркасында Exxon Уиттингемның литий-титан диффид батареясын эшләүне туктатты. [28]Металл литий электродлары булган батарейкалар куркынычсызлык проблемаларын күрсәттеләр, чөнки литий металл су белән реакцияләнә, янып торган водород газын чыгара.Нәтиҗәдә, тикшеренүләр батарейкаларны эшкәртүгә күчтеләр, анда металл литий урынына литий кушылмалары гына бар, алар литий ионнарын кабул итә һәм җибәрә ала.

Графиттагы кире инкальация һәм катод оксидларына инкальация 1974–76 елларда Бесенхард Дж.Бесенхард литий күзәнәкләрендә куллануны тәкъдим итте.Электролитларның бозылуы һәм графитка эретүче ко-инкалаляция батарея гомеренең җитди җитешсезлекләре иде.

Developmentсеш

1973 - Адам Хеллер литий тионил хлорид батарейкасын тәкъдим итте, ул әле имплантацияләнгән медицина җайланмаларында һәм 20 елдан артык саклану срогы, югары энергия тыгызлыгы, һәм / яки экстремаль эш температурасына толерантлык кирәк булган оборона системаларында кулланыла.
1977 - Самар Басу Пенсильвания Университетында графитта литийның электрохимик инкальациясен күрсәтте.Бу литий металл электрод аккумуляторына альтернатива тәэмин итү өчен Bell Labs (LiC6) эшлекле литий интеркальләштерелгән графит электрод үсешенә китерде.
1979 - Аерым төркемнәрдә эшләү, Нед А.Годшалл һ.б., һәм озакламый Джон Б. Гуденоф (Оксфорд Университеты) һәм Коичи Мизушима (Токио Университеты) литий ярдәмендә 4 V диапазонында көчәнеш белән тулыландырыла торган литий күзәнәген күрсәттеләр. кобальт газы (LiCoO2) уңай электрод һәм литий металл тискәре электрод кебек.Бу яңалык уңай электрод материалы белән тәэмин ителде, ул коммерция литий батарейкаларын эшләтеп җибәрде.LiCoO2 - тотрыклы уңай электрод материалы, ул литий ионнары доноры ролен башкара, димәк, ул литий металлдан башка тискәре электрод материалы белән кулланыла ала.Тотрыклы һәм җиңел эшкәртелгән тискәре электрод материалларын кулланып, LiCoO2 яңа зарядландырыла торган батарея системаларын эшләтеп җибәрде.Годшалл һ.б.алга таба LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, һәм LiFe5O4 (һәм соңрак литий-бакыр-оксид һәм литий-никель-оксид катод материаллары кебек литий-күчү металл-оксидларның охшаш кыйммәтен ачыкладылар).
1980 - Рахид Язами графитта литийның кире электрохимик инкальациясен күрсәтте, һәм литий графит электродын (анод) уйлап тапты.Ул вакытта булган органик электролитлар графит тискәре электрод белән зарядланган вакытта таркалырлар.Язами каты электролит кулланды, литийның электрохимик механизм ярдәмендә графитта кире инкальальләшә алуын күрсәтте.2011 елга, Язаминың графит электроды коммерция литий-ион батарейкаларында иң еш кулланыла торган электрод иде.
Тискәре электрод Токио Ямабе, соңрак Шжукуни Ята тарафыннан 1980-нче еллар башында ачылган PAS (полиасеник ярымүткәргеч материал) барлыкка килә.Бу технологиянең орлыгы профессор Хидеки Ширакава һәм аның төркеме үткәргеч полимерларның ачылышы иде, һәм аны шулай ук ​​Алан МакДиармид һәм Алан Дж.
1982 - Годшалл һ.б.LiCoO2-ны литий батарейкаларында катод буларак кулланган өчен АКШ патенты 4,340,652 белән бүләкләнде, Годшаллның Стенфорд университеты кандидаты нигезендә.диссертация һәм 1979 басмалары.
1983 - Майкл М. Такерей, Питер Брюс, Уильям Дэвид һәм Джон Гуденоф литий-ион батарейкалары өчен коммерция зарядлы катод материалы буларак марганец шпинелын эшләделәр.
1985 - Акира Йошино углеродлы материал кулланып прототип күзәнәген җыйды, анда литий ионнары бер электрод, ә литий кобальт оксиды (LiCoO2).Бу куркынычсызлыкны кискен яхшыртты.LiCoO2 сәнәгать масштаблы производствоны эшләтеп җибәрде һәм коммерция литий-ион батареясын эшләтеп җибәрде.
1989 - Арумугам Мантирам һәм Джон Б. Гуденоф катодларның полианион классын ачтылар.Алар полянионнарны үз эченә алган уңай электродларның, мәсәлән, сульфатлар, поляньонның индуктив эффекты аркасында оксидларга караганда зуррак көчәнеш чыгаруларын күрсәттеләр.Бу полианион классында литий тимер фосфат кебек материаллар бар.

<дәвам итәр өчен ...>