Proces vývoje lithium-iontových baterií

V roce 1970 použila společnost Exxon MS Whittingham k výrobě první lithiové baterie sulfid titanu jako materiál katody a kovové lithium jako materiál anody. Katodovým materiálem lithiových baterií je oxid manganičitý nebo thionylchlorid a anodou je lithium. Po sestavení baterie je baterie pod napětím a není třeba ji nabíjet. Li-ion baterie (Li-ion Batteries) jsou vyvinuty z lithiových baterií. Například knoflíková baterie použitá ve fotoaparátu je lithiová baterie. Tento druh baterie lze také nabíjet, ale výkon cyklu není dobrý. Krystaly lithia se snadno tvoří během cyklu nabíjení a vybíjení, což způsobuje vnitřní zkrat baterie. Proto je tento druh baterie obecně zakázáno nabíjet.

V roce 1982 RR Agarwal a JR Selman z Illinois Institute of Technology objevili, že ionty lithia mají vlastnosti interkalačního grafitu. Tento proces je rychlý a vratný. Bezpečnostní rizika lithiových baterií vyrobených z kovového lithia zároveň přitáhla velkou pozornost. Proto se lidé pokusili vyrobit dobíjecí baterie s využitím vlastností iontů lithia uložených v grafitu. První dostupná lithium-iontová grafitová elektroda byla úspěšně zkušební vyrobena v Bell Laboratories.

V roce 1983 M. Thackeray, J. Goodenough a další objevili, že manganový spinel je vynikající katodový materiál s nízkou cenou, stabilitou a vynikající vodivostí a vodivostí lithia. Jeho teplota rozkladu je vysoká a jeho oxidace je mnohem nižší než u oxidu lithného a kobaltnatého. I když dojde ke zkratu nebo přebití, může zabránit nebezpečí vznícení a výbuchu.

V roce 1989 A. Manthiram a J. Goodenough objevili, že kladná elektroda s polymerním aniontem by produkovala vyšší napětí.

V roce 1992 japonská Sony Corporation vynalezla lithiovou baterii s uhlíkovým materiálem jako zápornou elektrodou a sloučeninou obsahující lithium jako kladnou elektrodou. Během procesu nabíjení a vybíjení neexistuje žádné kovové lithium, pouze ionty lithia. Jedná se o lithium-iontovou baterii. Následně lithium-iontové baterie způsobily revoluci ve tváři spotřební elektroniky. Tento typ baterie využívající jako katodový materiál oxid lithný a kobaltnatý je hlavním zdrojem energie pro přenosná elektronická zařízení.

V roce 1996 Padhi a Goodenough objevili, že fosforečnany s olivínovou strukturou, jako je fosforečnan lithný a železnatý (LiFePO4), jsou bezpečnější než tradiční katodové materiály, zejména odolnost vůči vysokým teplotám a přebití daleko převyšující tradiční materiály lithium-iontových baterií.

V průběhu historie vývoje baterií můžeme vidět tři charakteristiky současného vývoje světového bateriového průmyslu. Jedním z nich je rychlý vývoj zelených a ekologicky šetrných baterií, včetně lithium-iontových baterií, nikl-vodíkových baterií atd.; druhým je přeměna primárních baterií na baterie, což je v souladu s udržitelností. Strategie rozvoje; třetí je dále vyvíjet baterii ve směru malé, lehké a tenké. Mezi komerčními dobíjecími bateriemi mají lithium-iontové baterie nejvyšší specifickou energii, zejména polymerní lithium-iontové baterie, které mohou dosáhnout tenčích dobíjecích baterií. Právě kvůli vysoké objemové měrné energii a hmotnostně měrné energii lithium-iontových baterií, dobíjecích a bez znečištění, se třemi charakteristikami současného vývoje bateriového průmyslu, má ve vyspělých zemích poměrně rychlý růst. Rozvoj telekomunikačních a informačních trhů, zejména rozsáhlé používání mobilních telefonů a notebooků, přineslo tržní příležitosti pro lithium-iontové baterie. Díky svým jedinečným výhodám v oblasti bezpečnosti polymerové lithium-iontové baterie v lithium-iontových bateriích postupně nahradí lithium-iontové baterie s tekutým elektrolytem a stanou se hlavním proudem lithium-iontových baterií. Polymerová lithium-iontová baterie je známá jako „baterie 21. století“ a otevře novou éru akumulátorů a její vyhlídky na vývoj jsou velmi optimistické.

V březnu 2015 Japonec Sharp a profesor Tanaka z Kjótské univerzity úspěšně vyvinuli lithium-iontovou baterii s životností až 70 let. Tentokrát zkušební lithium-iontová baterie s dlouhou životností má objem 8 kubických centimetrů a lze ji nabít a vybít až 25,000krát. A Sharp uvedl, že poté, co se lithium-iontová baterie s dlouhou životností skutečně 10,{12}}krát nabije a vybije, je její výkon stále stabilní.

října 2019 Královská švédská akademie věd oznámila, že Nobelova cena za chemii za rok 2019 byla udělena Johnu Goodenoughovi, Stanleymu Whittinghamovi a Akiře Yoshinovi jako uznání jejich přínosu v oblasti výzkumu a vývoje lithium-iontových baterií. .