የሊቲየም-አዮን ባትሪ ወይም የ Li-ion ባትሪ (በአህጽሮቱ LIB) የሚሞላ ባትሪ አይነት ነው።የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች በተለምዶ ተንቀሳቃሽ ኤሌክትሮኒክስ እና የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ እና ወታደራዊ እና ኤሮስፔስ መተግበሪያዎች ተወዳጅነት እያደገ ነው.በ1970ዎቹ-1980ዎቹ በጆን ጉዲኖው ፣ ኤም ስታንሊ ዊቲንግሃም ፣ ራቺድ ያዛሚ እና ኮይቺ ሚዙሺማ በተደረጉ ጥናቶች ላይ በመመርኮዝ በ1985 የሊ-ion ባትሪ በአኪራ ዮሺኖ ተሰራ። ሶኒ እና አሳሂ ካሴይ ቡድን በዮሺዮ ኒሺ የሚመራው እ.ኤ.አ.

በባትሪዎቹ ውስጥ፣ ሊቲየም አየኖች ከአሉታዊ ኤሌክትሮድ በኤሌክትሮላይት በኩል ወደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ በሚወጡበት ጊዜ እና በሚሞሉበት ጊዜ ይመለሳሉ።የ Li-ion ባትሪዎች የተጠላለፈ ሊቲየም ውህድ እንደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ እና በተለምዶ በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ላይ እንደ ግራፋይት ይጠቀማሉ።ባትሪዎቹ ከፍተኛ የኢነርጂ እፍጋታቸው፣ ምንም የማስታወስ ችሎታ የላቸውም (ከኤልኤፍፒ ህዋሶች በስተቀር) እና ዝቅተኛ የራስ-ፈሳሽ ናቸው።ነገር ግን ተቀጣጣይ ኤሌክትሮላይቶች ስላላቸው ለደህንነት አስጊ ሊሆኑ ይችላሉ፣ እና ከተበላሹ ወይም በትክክል ካልሞሉ ወደ ፍንዳታ እና እሳት ሊመሩ ይችላሉ።ሳምሰንግ ጋላክሲ ኖት 7 የሞባይል ቀፎዎችን በሊቲየም-አዮን ቃጠሎ ምክንያት ለማስታወስ የተገደደ ሲሆን በቦይንግ 787 ባትሪዎች ላይ በርካታ አጋጣሚዎች ደርሰው ነበር።

ኬሚስትሪ፣ አፈጻጸም፣ ወጪ እና የደህንነት ባህሪያት በ LIB አይነቶች ይለያያሉ።በእጅ የሚያዙ ኤሌክትሮኒክስዎች በአብዛኛው ሊቲየም ፖሊመር ባትሪዎችን (ከፖሊመር ጄል እንደ ኤሌክትሮላይት ጋር) ከሊቲየም ኮባልት ኦክሳይድ (ሊኮኦ2) ጋር እንደ ካቶድ ማቴሪያል ይጠቀማሉ፣ ይህም ከፍተኛ የሃይል እፍጋትን ይሰጣል፣ ነገር ግን በተለይ ሲጎዳ የደህንነት ስጋቶችን ያቀርባል።ሊቲየም ብረት ፎስፌት (LiFePO4)፣ ሊቲየም ማንጋኒዝ ኦክሳይድ (LiMn2O4፣ Li2MnO3፣ ወይም LMO) እና ሊቲየም ኒኬል ማንጋኒዝ ኮባልት ኦክሳይድ (LiNiMnCoO2 ወይም NMC) ዝቅተኛ የኃይል ጥግግት ይሰጣሉ ነገርግን ረጅም ህይወት እና የእሳት ወይም የፍንዳታ እድላቸው አነስተኛ ነው።እንደነዚህ ያሉት ባትሪዎች ለኤሌክትሪክ መሳሪያዎች, ለህክምና መሳሪያዎች እና ለሌሎች ሚናዎች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ.NMC እና ተዋጽኦዎቹ በኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ.

የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች የምርምር ቦታዎች የህይወት ጊዜን ማራዘም, የኃይል ጥንካሬን መጨመር, ደህንነትን ማሻሻል, ዋጋን መቀነስ እና የኃይል መሙያ ፍጥነት መጨመር እና ሌሎችንም ያካትታሉ.በተለምዶ ኤሌክትሮላይት ውስጥ ጥቅም ላይ በሚውሉት ኦርጋኒክ መሟሟቶች ተለዋዋጭነት እና ተቀጣጣይ ያልሆኑ ኤሌክትሮላይቶች አካባቢ ለደህንነት መጨመር መንገድ ምርምር ሲደረግ ቆይቷል።ስልቶቹ የውሃ ሊቲየም-አዮን ባትሪዎች፣ ሴራሚክ ድፍን ኤሌክትሮላይቶች፣ ፖሊመር ኤሌክትሮላይቶች፣ ionክ ፈሳሾች እና በጣም የፍሎራይድድ ስርዓቶች ያካትታሉ።

ባትሪ ከሴል ጋር

ሴል ኤሌክትሮዶችን፣ መለያዎችን እና ኤሌክትሮላይቶችን የያዘ መሠረታዊ ኤሌክትሮኬሚካል አሃድ ነው።

የባትሪ ወይም የባትሪ ጥቅል የሕዋስ ወይም የሕዋስ ስብስቦች፣ መኖሪያ ቤት፣ ኤሌክትሪክ ግንኙነቶች እና ምናልባትም ኤሌክትሮኒክስ ለቁጥጥር እና ጥበቃ።

አኖድ እና ካቶድ ኤሌክትሮዶች
ዳግም-ተሞይ ህዋሶች፣ አኖድ (ወይም ኔጌቲቭ ኤሌክትሮድ) የሚለው ቃል በመፍሰሻ ዑደት ውስጥ ኦክሳይድ የሚካሄድበትን ኤሌክትሮድ ይጠቁማል።ሌላው ኤሌክትሮድ ካቶድ (ወይም ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ) ነው.በቻርጅ ዑደት ውስጥ, አወንታዊው ኤሌክትሮል (አኖድ) እና አሉታዊ ኤሌክትሮል (ካቶድ) ይሆናል.ለአብዛኛዎቹ የሊቲየም-አዮን ሴሎች, ሊቲየም-ኦክሳይድ ኤሌክትሮድ አወንታዊ ኤሌክትሮል ነው;ለቲታኔት ሊቲየም-አዮን ሴሎች (LTO), ሊቲየም-ኦክሳይድ ኤሌክትሮድ አሉታዊ ኤሌክትሮል ነው.

ታሪክ

ዳራ

Varta ሊቲየም-አዮን ባትሪ, ሙዚየም Autovision, Altlussheim, ጀርመን
በ1970ዎቹ ለኤክሶን ሲሰራ የሊቲየም ባትሪዎች በብሪቲሽ ኬሚስት እና የ2019 የኖቤል ሽልማት ለኬሚስትሪ ኤም ስታንሊ ዊቲንግሃም አሁን በቢንግሃምተን ዩኒቨርሲቲ ቀርበዋል ።ዊቲንግሃም ቲታኒየም(IV) ሰልፋይድ እና ሊቲየም ብረትን እንደ ኤሌክትሮዶች ተጠቅሟል።ነገር ግን ይህ ዳግም ሊሞሉ የሚችሉ የሊቲየም ባትሪዎች ተግባራዊ ሊሆኑ አይችሉም።ቲታኒየም ዳይሰልፋይድ ሙሉ በሙሉ በታሸገ ሁኔታዎች ውስጥ መሠራት ስላለበት እና በጣም ውድ ስለሆነ ደካማ ምርጫ ነበር (በ1970ዎቹ ለታይታኒየም ዳይሰልፋይድ ጥሬ ዕቃ ~1,000 በኪሎ ግራም)።ለአየር ሲጋለጥ ቲታኒየም ዲሰልፋይድ የሃይድሮጂን ሰልፋይድ ውህዶችን ይፈጥራል, ደስ የማይል ሽታ ያለው እና ለብዙ እንስሳት መርዛማ ነው.በዚህ እና በሌሎች ምክንያቶች ኤክሶን የዊቲንግሃም ሊቲየም-ቲታኒየም ዳይሰልፋይድ ባትሪ ልማት አቁሟል።[28]ሊቲየም ብረት ከውሃ ጋር ምላሽ ሲሰጥ እና ተቀጣጣይ ሃይድሮጂን ጋዝ ስለሚለቀቅ ሜታሊካዊ ሊቲየም ኤሌክትሮዶች ያላቸው ባትሪዎች የደህንነት ጉዳዮችን አቅርበዋል ።በዚህ ምክንያት ምርምር ከብረታማ ሊቲየም ይልቅ የሊቲየም ionዎችን መቀበል እና መለቀቅ የሚችሉባቸው ባትሪዎችን ለመስራት ተንቀሳቅሷል።

በ 1974-76 በግራፋይት እና በካቶዲክ ኦክሳይዶች መካከል መቀላቀል በጆ Besenhard በ TU ሙኒክ ተገኝቷል።ቤሴንሃርድ በሊቲየም ሴሎች ውስጥ እንዲተገበር ሐሳብ አቅርቧል.የኤሌክትሮላይት መበስበስ እና የሟሟ ንጥረ ነገር ወደ ግራፋይት መቀላቀል ለባትሪ ህይወት ቀደምት ችግሮች ከባድ ነበሩ።

ልማት

1973 - አዳም ሄለር አሁንም በተተከሉ የህክምና መሳሪያዎች እና ከ20 አመት በላይ የሚቆይ የመቆያ ህይወት፣ ከፍተኛ የሃይል እፍጋት እና/ወይም ለከፍተኛ የስራ የሙቀት መጠን መቻቻል በሚያስፈልጉበት በተተከሉ የህክምና መሳሪያዎች እና በመከላከያ ስርዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለውን ሊቲየም ታይዮኒል ክሎራይድ ባትሪ አቀረበ።
1977 - ሳማር ባሱ በፔንስልቬንያ ዩኒቨርሲቲ በግራፋይት ውስጥ የሊቲየም ኤሌክትሮኬሚካላዊ ትስስር አሳይቷል ።ይህ በቤል ላብስ (LiC6) ላይ ሊሠራ የሚችል ሊቲየም የተጠላለፈ ግራፋይት ኤሌክትሮድ ከሊቲየም ብረታ ብረት ኤሌክትሮድ ባትሪ ሌላ አማራጭ እንዲያቀርብ አስችሏል።
1979 - በተለየ ቡድኖች ውስጥ መሥራት ፣ Ned A. Godshall እና ሌሎች ፣ እና ከዚያ ብዙም ሳይቆይ ፣ ጆን ቢ ጎዲኖው (ኦክስፎርድ ዩኒቨርሲቲ) እና ኮይቺ ሚዙሺማ (ቶኪዮ ዩኒቨርሲቲ) ፣ ሊቲየም በመጠቀም በ 4 ቮ ክልል ውስጥ በቮልቴጅ የሚሞላ የሊቲየም ሴል አሳይተዋል። ኮባልት ዳይኦክሳይድ (ሊኮኦ2) እንደ አወንታዊ ኤሌክትሮድ እና ሊቲየም ብረት እንደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ።ይህ ፈጠራ ቀደምት የንግድ ሊቲየም ባትሪዎችን የነቃውን አወንታዊ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ አቅርቧል።LiCoO2 የሊቲየም አየኖች ለጋሽ ሆኖ የሚያገለግል የተረጋጋ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ነው ፣ ይህ ማለት ከሊቲየም ብረት በስተቀር ከአሉታዊ ኤሌክትሮዶች ጋር ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።የተረጋጋ እና በቀላሉ የሚያዙትን አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ቁሶችን መጠቀምን በማስቻል LiCoO2 ልብ ወለድ የሚሞሉ የባትሪ ስርዓቶችን አስችሏል።Godshall እና ሌሎች.በተጨማሪም በ 1985 ውስጥ እንደ ስፒኒል LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8 እና LiFe5O4 (እና በኋላ ላይ ሊቲየም-መዳብ-ኦክሳይድ እና ሊቲየም-ኒኬል-ኦክሳይድ ካቶድ ቁሶች) የመሳሰሉ የሶስትዮሽ ውሁድ ሊቲየም-መሸጋገሪያ ብረት-ኦክሳይድ ተመሳሳይ እሴት ለይቷል.
1980 - ራቺድ ያዛሚ የሚቀለበስ ኤሌክትሮኬሚካላዊ የሊቲየምን በግራፋይት ውስጥ አሳይቷል እና የሊቲየም ግራፋይት ኤሌክትሮድ (አኖድ) ፈጠረ።በወቅቱ የሚገኙት ኦርጋኒክ ኤሌክትሮላይቶች በግራፋይት አሉታዊ ኤሌክትሮድ በሚሞሉበት ጊዜ ይበሰብሳሉ።ያዛሚ ጠንካራ ኤሌክትሮላይት ተጠቅሞ ሊቲየም በኤሌክትሮኬሚካላዊ ዘዴ በግራፋይት ውስጥ ሊገለበጥ እንደሚችል ያሳያል።እ.ኤ.አ. ከ2011 ጀምሮ የያዛሚ ግራፋይት ኤሌክትሮድ በንግድ ሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የዋለው ኤሌክትሮድ ነው።
አሉታዊ ኤሌክትሮል መነሻው በ 1980 ዎቹ መጀመሪያ ላይ በቶኪዮ ያማቤ እና በኋላ በ Shjzukuni Yata በተገኘ PAS (ፖሊሲኒክ ሴሚኮንዳክቲቭ ቁስ) ነው።የዚህ ቴክኖሎጂ ዘር በፕሮፌሰር ሂዴኪ ሺራካዋ እና በቡድናቸው የተመራማሪ ፖሊመሮች ግኝት ሲሆን በአለን ማክዲያርሚድ እና በአላን ጄ ሄገር እና ሌሎች ከተሰራው ፖሊacetylene ሊቲየም ion ባትሪ እንደጀመረ ማየት ይቻላል።
1982 - Godshall et al.በ Godshall ስታንፎርድ ዩኒቨርሲቲ ፒኤችዲ ላይ በመመስረት LiCoO2ን በሊቲየም ባትሪዎች ውስጥ እንደ ካቶድ ለመጠቀም US Patent 4,340,652 ተሸልመዋል።የመመረቂያ ጽሑፍ እና የ 1979 ህትመቶች.
1983 - ማይክል ኤም. ታክሬይ ፣ ፒተር ብሩስ ፣ ዊልያም ዴቪድ እና ጆን ጉዲኖው የማንጋኒዝ እሽክርክሪት እንደ ለሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ለንግድ አስፈላጊ የሆነ የካቶድ ቁሳቁስ ገነቡ።
1985 - አኪራ ዮሺኖ ሊቲየም ionዎች እንደ አንድ ኤሌክትሮድ ፣ እና ሊቲየም ኮባልት ኦክሳይድ (ሊኮኦ2) እንደሌላው የሚገቡበትን ካርቦንሲየስ ነገር በመጠቀም ፕሮቶታይፕ ሴል ሰበሰበ።ይህ በሚያስደንቅ ሁኔታ ደህንነትን አሻሽሏል።LiCoO2 የኢንዱስትሪ-ልኬት ምርትን አስችሏል እና የንግድ ሊቲየም-አዮን ባትሪን አስችሏል።
1989 - አሩሙጋም ማንቲራም እና ጆን ቢ ጉዲኖው የፖሊያኒዮን የካቶዴስ ክፍልን አገኙ።ፖሊአኒየኖችን የያዙ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮዶች፣ ለምሳሌ ሰልፌትስ፣ በፖሊኒየን ኢንዳክቲቭ ውጤት ምክንያት ከኦክሳይድ የበለጠ ቮልቴጅ እንደሚያመነጩ አሳይተዋል።ይህ የ polyanion ክፍል እንደ ሊቲየም ብረት ፎስፌት ያሉ ቁሳቁሶችን ይዟል.

< ይቀጥላል…>