Litiumjonbatteriet börjar rusa hela vägen och närmar sig kraftbatteriet

År 1800 uppfann Alessandro Volta, en italiensk fysiker, Volta-stacken, det första batteriet i mänsklighetens historia. Det första batteriet var tillverkat av zink (anod) och koppar (katod) ark och papper indränkt i saltvatten (elektrolyt), vilket visar den konstgjorda möjligheten av elektricitet.

Sedan dess, som en enhet som kan ge kontinuerlig och stabil ström, har batterier upplevt mer än 200 års utveckling och fortsätter att möta människors efterfrågan på flexibel elanvändning.

Under de senaste åren, med den enorma efterfrågan på förnybar energi och ökande oro för miljöföroreningar, fortsätter sekundära batterier (eller batterier) som kan omvandla andra former av energi till elektrisk energi och lagra den i form av kemisk energi att förändra energin. systemet.

Utvecklingen av litiumbatterier visar samhällets framsteg från en annan aspekt. Faktum är att den snabba utvecklingen av mobiltelefoner, datorer, kameror och elfordon är baserad på mognad av litiumbatteriteknik.

Chen Gen. Litiumbatteriets födelse och ångest närmar sig

Födelsen av litiumbatteri

Batteriet har positiva och negativa poler. Den positiva polen, även känd som katoden, är vanligtvis gjord av mer stabila material, medan den negativa polen, även känd som anoden, vanligtvis är gjord av "högaktiva" metallmaterial. De positiva och negativa polerna separeras av elektrolyt och lagras i form av kemisk energi.

Den kemiska reaktionen mellan de två polerna producerar joner och elektroner. Dessa joner och elektroner rör sig i batteriet, vilket tvingar elektroner att röra sig utåt, bildar en cykel och genererar elektricitet.

På 1970-talet stimulerade oljekrisen i USA, tillsammans med ny kraftefterfrågan inom militär, flyg, medicin och andra områden, sökandet efter laddningsbara batterier för att lagra förnybar ren energi.

Av alla metaller har litium en mycket låg specifik vikt och elektrodpotential. Med andra ord kan litiumbatterisystem uppnå maximal energitäthet i teorin, så litium är det naturliga valet för batteridesigners.

Litium är dock mycket reaktivt och kan brinna och explodera när det utsätts för vatten eller luft. Därför har tämja litium blivit nyckeln till batteriutveckling. Dessutom kan litium lätt reagera med vatten i rumstemperatur. Om metalllitium ska användas i batterisystem är det viktigt att införa icke-vattenhaltiga elektrolyter.

1958 föreslog Harris att använda organisk elektrolyt som elektrolyt i metallbatterier. 1962, Lockheed Mission och SpaceCo. Chilton Jr. från den amerikanska militären And Cook lade fram idén om "litium-icke-vattenhaltigt elektrolytsystem".

Chilton och Cook designade en ny typ av batteri, som använder litiummetall som katod, Ag, Cu, Ni-halogenider som katod och metallsalt med låg smältpunkt lic1-AlCl3 löst i propylenkarbonat som elektrolyt. Även om problemet med batteriet gör att det stannar i konceptet snarare än kommersiell genomförbarhet, är Chilton och Cooks arbete början på forskning om litiumbatterier.

1970 syntetiserade Panasonic Electric Co. i Japan och den amerikanska militären oberoende ett nytt katodmaterial - kolfluorid nästan samtidigt. Den kristallina kolfluoriden med det molekylära uttrycket av (CFx) N (0,5 ≤ x ≤ 1) framställdes framgångsrikt av Panasonic Electric Co., Ltd. och användes som anod för litiumbatterier. Uppfinningen av litiumfluoridbatteri är ett viktigt steg i utvecklingen av litiumbatterier. Detta är första gången att introducera "inbäddad förening" i designen av litiumbatterier.

Men för att realisera den reversibla laddningen och urladdningen av litiumbatterier är nyckeln reversibiliteten av kemisk reaktion. På den tiden använde de flesta icke uppladdningsbara batterier litiumanoder och organiska elektrolyter. För att förverkliga uppladdningsbara batterier började forskare studera det reversibla införandet av litiumjoner i den positiva elektroden av skiktad övergångsmetallsulfid.

Stanley Whittingham från ExxonMobil fann att den kemiska interkalationsreaktionen kan mätas genom att använda skiktad TiS2 som katodmaterial, och urladdningsprodukten är LiTiS2.

1976 uppnådde batteriet utvecklat av Whittingham god initial effektivitet. Men efter upprepad laddning och urladdning under flera gånger bildades litiumdendriter i batteriet. Dendriterna växte från den negativa polen till den positiva polen och bildade en kortslutning, vilket orsakade faran att antända elektrolyten och slutligen misslyckades.

1989, på grund av brandolyckan av litium/molybden sekundärbatterier, drog sig de flesta företag utom ett fåtal från utvecklingen av litiummetall sekundärbatterier. Utvecklingen av sekundärbatterier av litiummetall stoppades i princip eftersom säkerhetsproblemet inte kunde lösas.

På grund av den dåliga effekten av olika modifieringar har forskningen om litiummetall sekundärbatteri stått stilla. Slutligen valde forskarna en radikal lösning: ett gungstolsbatteri med inbäddade föreningar som de positiva och negativa polerna hos sekundärbatterier av litiummetall.

På 1980-talet studerade Goodnow strukturen hos skiktade litiumkobalat- och litiumnickeloxidmaterial vid Oxford University, England. Slutligen insåg forskarna att mer än hälften av litium kan avlägsnas från katodmaterialet reversibelt. Detta resultat ledde slutligen till födelsen av The.

1991 lanserade SONY Company det första kommersiella litiumbatteriet (anodgrafit, katodlitiumförening, elektrod flytande litiumsalt löst i organiskt lösningsmedel). På grund av egenskaperna hos hög energitäthet och olika formuleringar som kan anpassa sig till olika användningsmiljöer, har litiumbatterier kommersialiserats och används i stor utsträckning på marknaden