Процесс разработки литий-ионных аккумуляторов

В 1970 году компания Exxon MS Whittingham изготовила первую литиевую батарею, используя сульфид титана в качестве материала положительного электрода и металлический литий в качестве материала отрицательного электрода. Материал положительного электрода литиевой батареи представляет собой диоксид марганца или хлорид сульфоксида, а отрицательный электрод - литий. После того, как сборка батареи завершена, батарея имеет напряжение и не нуждается в зарядке. Литий-ионные аккумуляторы являются развитием литиевых аккумуляторов. Например, батарейки кнопочного типа, использовавшиеся в фотоаппаратах в прошлом, были литиевыми. Аккумуляторы этого типа также можно заряжать, но их цикличность невелика. Во время цикла зарядки и разрядки легко образуются кристаллы лития, вызывающие внутренние короткие замыкания в аккумуляторе. Поэтому зарядка для этого типа аккумуляторов вообще запрещена.
В 1982 г. Р. Р. Агарвал и Дж. Р. Селман из Технологического института Иллинойса обнаружили, что ионы лития обладают свойством внедряться в графит, процесс этот быстрый и обратимый. В то же время опасность литиевых батарей, изготовленных из металлического лития, привлекла большое внимание, поэтому люди попытались использовать характеристики ионов лития, встроенных в графит, для создания перезаряжаемых батарей. Первый доступный литий-ионный графитовый электрод был успешно разработан Bell Laboratories.
В 1983 г. М. Теккерей, Дж. Гуденаф и другие обнаружили, что марганцевая шпинель является отличным катодным материалом с низкой ценой, стабильностью и отличной проводимостью и проводимостью лития. Его температура разложения высока, а его стойкость к окислению намного ниже, чем у оксида лития-кобальта. Даже в случае короткого замыкания или перезарядки он может избежать опасности воспламенения и взрыва.
В 1989 году А. Мантирам и Дж. Гуденаф обнаружили, что использование положительного электрода с полимерными анионами может генерировать более высокие напряжения.
В 1992 году японская корпорация Sony изобрела литий-ионный аккумулятор с углеродным материалом в качестве отрицательного электрода и литийсодержащими соединениями в качестве положительного электрода. Во время процесса зарядки и разрядки металлический литий отсутствует, только ионы лития, что является литий-ионным аккумулятором. Впоследствии литий-ионные аккумуляторы произвели революцию в бытовой электронике. Этот тип батареи, в которой в качестве материала положительного электрода используется оксид лития-кобальта, является основным источником питания для портативных электронных устройств.
В 1996 году Падхи и Гуденаф обнаружили, что фосфаты со структурой оливина, такие как фосфат лития-железа (LiFePO4), были безопаснее традиционных катодных материалов, особенно с точки зрения устойчивости к высоким температурам и устойчивости к перезарядке, намного превосходя традиционные материалы для литий-ионных аккумуляторов.
Глядя на историю развития аккумуляторной промышленности, можно увидеть, что есть три характеристики текущего развития мировой аккумуляторной промышленности. Во-первых, быстрое развитие зеленых и экологически чистых аккумуляторов, в том числе литий-ионных аккумуляторов, водородно-никелевых аккумуляторов и т. д.; Во-вторых, это преобразование первичных батарей в батареи, что соответствует стратегиям устойчивого развития; В-третьих, аккумуляторы продолжают развиваться в сторону малых, легких и тонких размеров. Среди коммерческих перезаряжаемых батарей литий-ионные батареи имеют самую высокую удельную энергию, особенно полимерные литий-ионные батареи, которые могут достигать тонкости в перезаряжаемых батареях. Поскольку литий-ионные батареи имеют высокую объемную и массовую удельную энергию, перезаряжаемы и не загрязняют окружающую среду, а также обладают тремя основными характеристиками современного развития аккумуляторной промышленности, они быстро растут в развитых странах. Развитие телекоммуникационных и информационных рынков, особенно мобильных телефонов и ноутбуков