ແບດເຕີລີ່ Lithium ion ເລີ່ມແລ່ນໄປທົ່ວ, ໃກ້ກັບຫມໍ້ໄຟພະລັງງານ

ໃນປີ 1800, Alessandro Volta, ນັກຟິສິກຊາວອິຕາລີ, ໄດ້ປະດິດ Volta stack, ຫມໍ້ໄຟທໍາອິດໃນປະຫວັດສາດຂອງມະນຸດ. ຫມໍ້ໄຟທໍາອິດແມ່ນເຮັດດ້ວຍສັງກະສີ (anode) ແລະແຜ່ນທອງແດງ (cathode) ແລະກະດາດແຊ່ນ້ໍາເກືອ (electrolyte), ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງໄຟຟ້າ.

ນັບຕັ້ງແຕ່ນັ້ນມາ, ເປັນອຸປະກອນທີ່ສາມາດສະຫນອງກະແສໄຟຟ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະຫມັ້ນຄົງ, ແບດເຕີລີ່ໄດ້ມີປະສົບການຫຼາຍກວ່າ 200 ປີຂອງການພັດທະນາແລະສືບຕໍ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງປະຊາຊົນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໄຟຟ້າທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ.

ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານທົດແທນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະຄວາມກັງວົນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນກ່ຽວກັບມົນລະພິດສິ່ງແວດລ້ອມ, ແບດເຕີລີ່ຮອງ (ຫຼືແບດເຕີລີ່) ທີ່ສາມາດປ່ຽນຮູບແບບອື່ນໆຂອງພະລັງງານເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າແລະເກັບຮັກສາມັນໃນຮູບແບບຂອງພະລັງງານເຄມີຍັງສືບຕໍ່ເຮັດໃຫ້ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານ. ລະບົບ.

ການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ lithium ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງສັງຄົມຈາກລັກສະນະອື່ນ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ການພັດທະນາຢ່າງໄວວາຂອງໂທລະສັບມືຖື, ຄອມພິວເຕີ, ກ້ອງຖ່າຍຮູບແລະຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແມ່ນອີງໃສ່ການເຕີບໃຫຍ່ຂອງເຕັກໂນໂລຢີຫມໍ້ໄຟ lithium.

Chen Gen. ການເກີດແລະຄວາມກັງວົນຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium ແມ່ນໃກ້ເຂົ້າມາແລ້ວ

ການເກີດຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium

ແບດເຕີຣີມີຂົ້ວບວກແລະລົບ. ເສົາບວກ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າ cathode, ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ຫມັ້ນຄົງຫຼາຍ, ໃນຂະນະທີ່ຂົ້ວລົບ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າ anode, ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸໂລຫະ "ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງ". ຂົ້ວບວກແລະລົບຖືກແຍກອອກໂດຍ electrolyte ແລະເກັບໄວ້ໃນຮູບແບບຂອງພະລັງງານເຄມີ.

ປະຕິກິລິຍາເຄມີລະຫວ່າງສອງຂົ້ວສ້າງ ions ແລະເອເລັກໂຕຣນິກ. ໄອອອນ ແລະອິເລັກໂທຣນິກເຫຼົ່ານີ້ເຄື່ອນທີ່ຢູ່ໃນແບດເຕີຣີ, ບັງຄັບໃຫ້ອິເລັກໂທຣນິກເຄື່ອນອອກໄປຂ້າງນອກ, ປະກອບເປັນວົງຈອນ ແລະຜະລິດກະແສໄຟຟ້າ.

ໃນຊຸມປີ 1970, ວິກິດການນ້ໍາມັນໃນສະຫະລັດ, ບວກໃສ່ກັບຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານໃຫມ່ໃນດ້ານການທະຫານ, ການບິນ, ການແພດແລະຂົງເຂດອື່ນໆ, ໄດ້ກະຕຸ້ນໃຫ້ມີການຄົ້ນຫາແບດເຕີຣີທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້ເພື່ອເກັບຮັກສາພະລັງງານທີ່ສະອາດທົດແທນ.

ຂອງໂລຫະທັງຫມົດ, lithium ມີແຮງໂນ້ມຖ່ວງສະເພາະຕ່ໍາຫຼາຍແລະທ່າແຮງ electrode. ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ລະບົບຫມໍ້ໄຟ lithium ສາມາດບັນລຸຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງສຸດໃນທິດສະດີ, ດັ່ງນັ້ນ lithium ແມ່ນທາງເລືອກທໍາມະຊາດຂອງຜູ້ອອກແບບຫມໍ້ໄຟ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, lithium ມີປະຕິກິລິຍາສູງແລະສາມາດເຜົາໄຫມ້ແລະລະເບີດເມື່ອຖືກນ້ໍາຫຼືອາກາດ. ເພາະສະນັ້ນ, taming lithium ໄດ້ກາຍເປັນກຸນແຈຂອງການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ. ນອກຈາກນັ້ນ, lithium ສາມາດປະຕິກິລິຍາໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍກັບນ້ໍາຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ຖ້າໂລຫະ lithium ຖືກນໍາໃຊ້ໃນລະບົບຫມໍ້ໄຟ, ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະແນະນໍາ electrolytes ທີ່ບໍ່ແມ່ນນ້ໍາ.

ໃນປີ 1958, Harris ສະເຫນີໃຫ້ໃຊ້ electrolyte ອິນຊີເປັນ electrolyte ຂອງຫມໍ້ໄຟໂລຫະ. ໃນປີ 1962, Lockheed Mission ແລະ SpaceCo. Chilton Jr. ຂອງກອງທັບສະຫະລັດແລະ Cook ໄດ້ສະເຫນີແນວຄວາມຄິດຂອງ "ລະບົບໄຟຟ້າ lithium ທີ່ບໍ່ແມ່ນນ້ໍາ".

Chilton ແລະ Cook ໄດ້ອອກແບບແບດເຕີລີ່ຊະນິດໃຫມ່, ເຊິ່ງໃຊ້ໂລຫະ lithium ເປັນ cathode, Ag, Cu, Ni halides ເປັນ cathode, ແລະຈຸດລະລາຍຕ່ໍາໂລຫະເກືອ lic1-AlCl3 ທີ່ລະລາຍໃນ propylene carbonate ເປັນ electrolyte. ເຖິງແມ່ນວ່າບັນຫາຂອງຫມໍ້ໄຟເຮັດໃຫ້ມັນຢູ່ໃນແນວຄວາມຄິດແທນທີ່ຈະເປັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ທາງການຄ້າ, ການເຮັດວຽກຂອງ Chilton ແລະ Cook ແມ່ນການເລີ່ມຕົ້ນຂອງການຄົ້ນຄວ້າຫມໍ້ໄຟ lithium.

ໃນປີ 1970, Panasonic Electric Co. ຟໍໂອໄຮຄາບອນ crystalline ກັບການສະແດງໂມເລກຸນຂອງ (CFx) N (0.5 ≤ x ≤ 1) ໄດ້ຖືກກະກຽມຢ່າງສໍາເລັດຜົນໂດຍບໍລິສັດໄຟຟ້າ Panasonic ຈໍາກັດແລະນໍາໃຊ້ເປັນ anode ຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium. ການປະດິດຫມໍ້ໄຟ lithium fluoride ແມ່ນບາດກ້າວທີ່ສໍາຄັນໃນປະຫວັດສາດຂອງການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ lithium. ນີ້​ແມ່ນ​ຄັ້ງ​ທໍາ​ອິດ​ທີ່​ຈະ​ນໍາ​ສະ​ເຫນີ "ການ​ປະ​ສົມ​ຝັງ​" ໃນ​ການ​ອອກ​ແບບ​ຂອງ​ຫມໍ້​ໄຟ lithium​.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເພື່ອຮັບຮູ້ການສາກໄຟແບບປີ້ນກັບກັນແລະການໄຫຼຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium, ສິ່ງສໍາຄັນແມ່ນການປີ້ນກັບກັນຂອງປະຕິກິລິຍາເຄມີ. ໃນເວລານັ້ນ, ແບດເຕີຣີທີ່ບໍ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນໃຊ້ anodes lithium ແລະ electrolytes ອິນຊີ. ເພື່ອຮັບຮູ້ແບດເຕີລີ່ທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ເລີ່ມສຶກສາການໃສ່ຄືນຂອງ lithium ions ເຂົ້າໄປໃນ electrode ບວກຂອງ sulfide ໂລຫະການປ່ຽນແປງຊັ້ນ.

Stanley Whittingham ຂອງ ExxonMobil ພົບວ່າປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ intercalation ສາມາດວັດແທກໄດ້ໂດຍໃຊ້ TiS2 ຊັ້ນເປັນວັດສະດຸ cathode, ແລະຜະລິດຕະພັນການໄຫຼອອກແມ່ນ LiTiS2.

ໃນປີ 1976, ແບດເຕີຣີທີ່ພັດທະນາໂດຍ Whittingham ໄດ້ບັນລຸປະສິດທິຜົນເບື້ອງຕົ້ນທີ່ດີ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫຼັງຈາກການສາກໄຟແລະການໄຫຼອອກຫຼາຍຄັ້ງ, lithium dendrites ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຫມໍ້ໄຟ. dendrites ໄດ້ເຕີບໃຫຍ່ຈາກຂົ້ວລົບໄປຫາຂົ້ວບວກ, ປະກອບເປັນວົງຈອນສັ້ນ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດອັນຕະລາຍຂອງການເຜົາໄຫມ້ electrolyte ແລະໃນທີ່ສຸດກໍ່ລົ້ມເຫລວ.

ໃນປີ 1989, ເນື່ອງຈາກອຸປະຕິເຫດໄຟໄຫມ້ຂອງຫມໍ້ໄຟຮອງ lithium / molybdenum, ບໍລິສັດສ່ວນໃຫຍ່ຍົກເວັ້ນຈໍານວນຫນ້ອຍໄດ້ຖອນຕົວອອກຈາກການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟຮອງໂລຫະ lithium. ການພັດທະນາແບດເຕີລີ່ຮອງໂລຫະ lithium ໄດ້ຖືກຢຸດເຊົາໂດຍພື້ນຖານເພາະວ່າບັນຫາຄວາມປອດໄພບໍ່ສາມາດແກ້ໄຂໄດ້.

ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ດີຂອງການດັດແປງຕ່າງໆ, ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບແບດເຕີລີ່ຮອງໂລຫະ lithium ໄດ້ຢຸດເຊົາ. ສຸດທ້າຍ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເລືອກເອົາການແກ້ໄຂຮາກ: ຫມໍ້ໄຟເກົ້າອີ້ rocking ທີ່ມີທາດປະສົມຝັງເປັນຂົ້ວບວກແລະລົບຂອງຫມໍ້ໄຟຮອງໂລຫະ lithium.

ໃນຊຸມປີ 1980, Goodnow ໄດ້ສຶກສາໂຄງສ້າງຂອງຊັ້ນວັດສະດຸ lithium cobalate ແລະ lithium nickel oxide cathode ຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Oxford, ປະເທດອັງກິດ. ໃນທີ່ສຸດ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຮັບຮູ້ວ່າຫຼາຍກວ່າເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງ lithium ສາມາດເອົາອອກຈາກວັດສະດຸ cathode ກັບຄືນ. ຜົນໄດ້ຮັບນີ້ສຸດທ້າຍໄດ້ນໍາໄປສູ່ການເກີດຂອງ The.

ໃນປີ 1991, ບໍລິສັດ SONY ໄດ້ເປີດຕົວແບດເຕີລີ່ lithium ການຄ້າຄັ້ງທໍາອິດ (anode graphite, cathode lithium compound, electrode ເກືອ lithium ຂອງແຫຼວລະລາຍໃນສານລະລາຍອິນຊີ). ເນື່ອງຈາກຄຸນລັກສະນະຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງແລະຮູບແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ສາມາດປັບຕົວເຂົ້າກັບສະພາບແວດລ້ອມການນໍາໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຫມໍ້ໄຟ lithium ໄດ້ຖືກນໍາມາສູ່ການຄ້າແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຕະຫຼາດ.