ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ຫຼື Li-ion (ຫຍໍ້ວ່າ LIB) ແມ່ນປະເພດຂອງແບດເຕີຣີທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້.ແບດເຕີຣີ້ Lithium-ion ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປສໍາລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກແລະຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແລະກໍາລັງເຕີບໂຕໃນຄວາມນິຍົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງທະຫານແລະການບິນ.ແບດເຕີຣີ້ Li-ion ຕົ້ນແບບໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍ Akira Yoshino ໃນປີ 1985, ອີງຕາມການຄົ້ນຄວ້າກ່ອນຫນ້າໂດຍ John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami ແລະ Koichi Mizushima ໃນລະຫວ່າງຊຸມປີ 1970-1980, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຫມໍ້ໄຟ Li-ion ທາງດ້ານການຄ້າໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍ A. ທີມງານ Sony ແລະ Asahi Kasei ນໍາໂດຍ Yoshio Nishi ໃນປີ 1991. ໃນປີ 2019, ລາງວັນ Nobel ໃນເຄມີສາດໄດ້ຖືກມອບໃຫ້ Yoshino, Goodenough, ແລະ Whittingham "ສໍາລັບການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ lithium ion".

ໃນຫມໍ້ໄຟ, lithium ions ເຄື່ອນຍ້າຍຈາກ electrode ລົບໂດຍຜ່ານ electrolyte ເປັນ electrode ບວກໃນລະຫວ່າງການໄຫຼ, ແລະກັບຄືນໄປບ່ອນໃນເວລາທີ່ຊາດ.ຫມໍ້ໄຟ Li-ion ໃຊ້ສານປະສົມ lithium intercalated ເປັນວັດສະດຸທີ່ electrode ບວກແລະປົກກະຕິ graphite ຢູ່ electrode ລົບ.ແບດເຕີລີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ບໍ່ມີຜົນຕໍ່ຄວາມຈໍາ (ນອກເຫນືອເຊນ LFP) ແລະການໄຫຼອອກດ້ວຍຕົນເອງຕ່ໍາ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກມັນສາມາດເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ຄວາມປອດໄພເພາະວ່າພວກມັນມີສານ electrolytes ທີ່ໄວໄຟ, ແລະຖ້າເສຍຫາຍຫຼືຖືກສາກໄຟບໍ່ຖືກຕ້ອງສາມາດນໍາໄປສູ່ການລະເບີດແລະໄຟໄຫມ້.Samsung ໄດ້ຖືກບັງຄັບໃຫ້ເອີ້ນຄືນໂທລະສັບມືຖື Galaxy Note 7 ຫຼັງຈາກໄຟໄຫມ້ lithium-ion, ແລະໄດ້ມີເຫດການຈໍານວນຫນຶ່ງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຫມໍ້ໄຟຂອງ Boeing 787s.

ຄຸນສົມບັດທາງເຄມີ, ປະສິດທິພາບ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະຄວາມປອດໄພແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມປະເພດ LIB.ເຄື່ອງເອເລັກໂທຣນິກມືຖືສ່ວນໃຫຍ່ໃຊ້ແບດເຕີລີ່ lithium polymer (ມີ polymer gel ເປັນ electrolyte) ທີ່ມີ lithium cobalt oxide (LiCoO2) ເປັນວັດສະດຸ cathode, ເຊິ່ງສະຫນອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ແຕ່ມີຄວາມສ່ຽງດ້ານຄວາມປອດໄພ, ໂດຍສະເພາະໃນເວລາທີ່ເສຍຫາຍ.ທາດເຫຼັກ lithium phosphate (LiFePO4), lithium manganese oxide (LiMn2O4, Li2MnO3, ຫຼື LMO), ແລະ lithium nickel manganese cobalt oxide (LiNiMnCoO2 ຫຼື NMC) ສະຫນອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຕ່ໍາແຕ່ອາຍຸຍືນກວ່າແລະຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫນ້ອຍທີ່ຈະເກີດໄຟຫຼືລະເບີດ.ແບດເຕີຣີດັ່ງກ່າວຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບເຄື່ອງມືໄຟຟ້າ, ອຸປະກອນການແພດ, ແລະພາລະບົດບາດອື່ນໆ.NMC ແລະອະນຸພັນຂອງມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ.

ພື້ນທີ່ຄົ້ນຄ້ວາສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ປະກອບມີການຂະຫຍາຍອາຍຸການ, ເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ, ການປັບປຸງຄວາມປອດໄພ, ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ແລະເພີ່ມຄວາມໄວໃນການສາກໄຟ, ແລະອື່ນໆ.ການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຖືກດໍາເນີນຢູ່ໃນພື້ນທີ່ຂອງ electrolytes ທີ່ບໍ່ຕິດໄຟເປັນເສັ້ນທາງໄປສູ່ຄວາມປອດໄພທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍອີງໃສ່ການຕິດໄຟແລະການລະເຫີຍຂອງສານລະລາຍອິນຊີທີ່ໃຊ້ໃນ electrolyte ປົກກະຕິ.ຍຸດທະສາດປະກອບມີຫມໍ້ໄຟ lithium-ion aqueous, electrolytes ແຂງ ceramic, electrolytes polymer, ນ້ໍາ ionic, ແລະລະບົບ fluorinated ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ແບັດເຕີຣີທຽບກັບເຊລ

ເຊລແມ່ນຫົວໜ່ວຍເຄມີພື້ນຖານທີ່ປະກອບດ້ວຍ electrodes, ຕົວແຍກ ແລະ electrolyte.

ແບດເຕີລີ່ຫຼືຊຸດແບດເຕີລີ່ແມ່ນຊຸດຂອງຈຸລັງຫຼືຊຸດຈຸລັງ, ທີ່ມີທີ່ຢູ່ອາໄສ, ການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າ, ແລະອາດຈະເປັນເອເລັກໂຕຣນິກສໍາລັບການຄວບຄຸມແລະປ້ອງກັນ.

anode ແລະ electrodes cathode
ສໍາລັບຈຸລັງທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້, ຄໍາວ່າ anode (ຫຼື electrode ລົບ) ກໍານົດ electrode ບ່ອນທີ່ການຜຸພັງແມ່ນເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງວົງຈອນການໄຫຼ;electrode ອື່ນໆແມ່ນ cathode (ຫຼື electrode ບວກ).ໃນລະຫວ່າງວົງຈອນການສາກໄຟ, electrode ບວກກາຍເປັນ anode ແລະ electrode ລົບກາຍເປັນ cathode.ສໍາລັບຈຸລັງ lithium-ion ສ່ວນໃຫຍ່, electrode lithium-oxide ແມ່ນ electrode ບວກ;ສໍາລັບຈຸລັງ lithium-ion titanate (LTO), electrode lithium-oxide ແມ່ນ electrode ລົບ.

ປະຫວັດສາດ

ຄວາມເປັນມາ

ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion Varta, ຫໍພິພິທະພັນ Autovision, Altlussheim, ເຢຍລະມັນ
ໝໍ້ໄຟ Lithium ໄດ້ຖືກສະເໜີໃຫ້ໂດຍນັກເຄມີຊາວອັງກິດ ແລະ ຜູ້ຮ່ວມຮັບລາງວັນໂນແບລ 2019 ດ້ານເຄມີສາດ M. Stanley Whittingham, ປະຈຸບັນຢູ່ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Binghamton, ໃນຂະນະທີ່ເຮັດວຽກໃຫ້ Exxon ໃນຊຸມປີ 1970.Whittingham ໃຊ້ titanium (IV) sulfide ແລະໂລຫະ lithium ເປັນ electrodes.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫມໍ້ໄຟ lithium ທີ່ສາມາດ rechargeable ນີ້ບໍ່ສາມາດປະຕິບັດໄດ້.Titanium disulfide ເປັນທາງເລືອກທີ່ບໍ່ດີ, ເນື່ອງຈາກວ່າມັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການສັງເຄາະພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ຜະນຶກເຂົ້າກັນຢ່າງສົມບູນ, ລາຄາແພງຫຼາຍ (~ $ 1,000 ຕໍ່ກິໂລສໍາລັບວັດຖຸດິບ titanium disulfide ໃນຊຸມປີ 1970).ເມື່ອຖືກອາກາດ, titanium disulfide ປະຕິກິລິຍາເພື່ອສ້າງທາດປະສົມ hydrogen sulfide, ເຊິ່ງມີກິ່ນເໝັນແລະເປັນພິດຕໍ່ສັດສ່ວນໃຫຍ່.ສໍາລັບເຫດຜົນນີ້, ແລະເຫດຜົນອື່ນໆ, Exxon ຢຸດເຊົາການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ lithium-titanium disulfide ຂອງ Whittingham.[28]ແບດເຕີຣີທີ່ມີ electrodes lithium ໂລຫະໄດ້ນໍາສະເຫນີບັນຫາຄວາມປອດໄພ, ເນື່ອງຈາກວ່າໂລຫະ lithium reacts ກັບນ້ໍາ, ປ່ອຍອາຍແກັສ hydrogen ທີ່ໄວໄຟ.ດັ່ງນັ້ນ, ການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຍ້າຍໄປພັດທະນາແບດເຕີຣີທີ່, ແທນທີ່ຈະເປັນໂລຫະ lithium, ມີພຽງແຕ່ທາດປະສົມ lithium, ມີຄວາມສາມາດຍອມຮັບແລະປ່ອຍ lithium ions.

intercalation ປີ້ນກັບກັນໃນ graphite ແລະ intercalation ເຂົ້າໄປໃນ cathodic oxides ໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບໃນລະຫວ່າງ 1974-76 ໂດຍ JO Besenhard ຢູ່ TU Munich.Besenhard ສະເຫນີຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງມັນຢູ່ໃນຈຸລັງ lithium.ການເສື່ອມຕົວຂອງອິເລັກໂທຣໄລທ໌ ແລະການເຊື່ອມສານລະລາຍເຂົ້າກັນເປັນກາໄບທ໌ເປັນຂໍ້ບົກຜ່ອງອັນຮ້າຍແຮງຕໍ່ອາຍຸຂອງແບັດເຕີຣີ.

ການພັດທະນາ

1973 - Adam Heller ໄດ້ສະເຫນີແບດເຕີລີ່ lithium thionyl chloride, ຍັງໃຊ້ໃນອຸປະກອນການແພດທີ່ຝັງໄວ້ແລະໃນລະບົບປ້ອງກັນທີ່ມີອາຍຸການເກັບຮັກສາຫຼາຍກ່ວາ 20 ປີ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ແລະ / ຫຼືຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມການດໍາເນີນງານທີ່ຮຸນແຮງ.
1977 - Samar Basu ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະສົມ electrochemical ຂອງ lithium ໃນ graphite ຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Pennsylvania.ອັນນີ້ເຮັດໃຫ້ການພັດທະນາຂອງ lithium intercalated graphite electrode ທີ່ເຮັດວຽກໄດ້ຢູ່ທີ່ Bell Labs (LiC6) ເພື່ອສະຫນອງທາງເລືອກສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ electrode ໂລຫະ lithium.
1979 - ເຮັດວຽກຢູ່ໃນກຸ່ມແຍກຕ່າງຫາກ, Ned A. Godshall et al., ແລະ, ຫຼັງຈາກນັ້ນບໍ່ດົນ, John B. Goodenough (ມະຫາວິທະຍາໄລ Oxford) ແລະ Koichi Mizushima (ມະຫາວິທະຍາໄລໂຕກຽວ), ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຈຸລັງ lithium ທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້ດ້ວຍແຮງດັນໄຟຟ້າໃນລະດັບ 4 V ໂດຍໃຊ້ lithium. cobalt dioxide (LiCoO2) ເປັນ electrode ບວກແລະໂລຫະ lithium ເປັນ electrode ລົບ.ນະວັດຕະກໍານີ້ສະຫນອງວັດສະດຸ electrode ໃນທາງບວກທີ່ເປີດໃຊ້ຫມໍ້ໄຟ lithium ການຄ້າໃນຕົ້ນປີ.LiCoO2 ແມ່ນວັດສະດຸ electrode ໃນທາງບວກທີ່ຫມັ້ນຄົງເຊິ່ງເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຜູ້ໃຫ້ທຶນຂອງ lithium ion, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ກັບວັດສະດຸ electrode ລົບອື່ນໆນອກເຫນືອຈາກໂລຫະ lithium.ໂດຍການເປີດໃຊ້ງານຂອງວັດສະດຸ electrode ລົບທີ່ຫມັ້ນຄົງແລະງ່າຍຕໍ່ການຈັດການ, LiCoO2 ໄດ້ເປີດໃຊ້ລະບົບຫມໍ້ໄຟ rechargeable ໃຫມ່.Godshall et al.ເພີ່ມເຕີມໄດ້ກໍານົດມູນຄ່າທີ່ຄ້າຍຄືກັນຂອງທາດປະສົມ lithium-transition metal-oxides ເຊັ່ນ spinel LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, ແລະ LiFe5O4 (ແລະຕໍ່ມາ lithium-copper-oxide ແລະ lithium-nickel-oxide cathode ວັດສະດຸໃນປີ 1985)
1980 - Rachid Yazami ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະຕິສັງຂອນ electrochemical electrode ຂອງ lithium ໃນ graphite, ແລະ invented lithium graphite electrode (anode).electrolytes ອິນຊີທີ່ມີຢູ່ໃນເວລານັ້ນຈະເສື່ອມໂຊມໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟດ້ວຍ electrode ລົບ graphite.Yazami ໄດ້ໃຊ້ electrolyte ແຂງເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ lithium ສາມາດປ່ຽນຄືນໄດ້ໃນ graphite ຜ່ານກົນໄກໄຟຟ້າ.ໃນປີ 2011, Yazami's graphite electrode ເປັນ electrode ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ການຄ້າ.
ໄຟຟ້າລົບມີຕົ້ນກໍາເນີດຢູ່ໃນ PAS (ວັດສະດຸ semiconductive polyacenic) ຄົ້ນພົບໂດຍ Tokio Yamabe ແລະຕໍ່ມາໂດຍ Shjzukuni Yata ໃນຕົ້ນຊຸມປີ 1980.ແກ່ນຂອງເທກໂນໂລຍີນີ້ແມ່ນການຄົ້ນພົບຂອງໂພລີເມີ conductive ໂດຍສາດສະດາຈານ Hideki Shirakawa ແລະກຸ່ມຂອງລາວ, ແລະມັນຍັງສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າເລີ່ມຕົ້ນຈາກຫມໍ້ໄຟ polyacetylene lithium ion ພັດທະນາໂດຍ Alan MacDiarmid ແລະ Alan J. Heeger et al.
1982 – Godshall et al.ໄດ້ຮັບຮາງວັນສິດທິບັດສະຫະລັດ 4,340,652 ສໍາລັບການນໍາໃຊ້ LiCoO2 ເປັນ cathodes ໃນຫມໍ້ໄຟ lithium, ອີງຕາມປະລິນຍາເອກຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ Stanford ຂອງ Godshall.ບົດ​ປະ​ພັນ​ແລະ​ການ​ພິມ​ເຜີຍ​ແຜ່​ປີ 1979​.
1983 – Michael M. Thackeray, Peter Bruce, William David, ແລະ John Goodenough ໄດ້ພັດທະນາ manganese spinel ເປັນວັດສະດຸ cathode ທີ່ມີຄ່າບໍລິການທາງດ້ານການຄ້າສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion.
1985 - Akira Yoshino ໄດ້ປະກອບຈຸລັງຕົ້ນແບບໂດຍໃຊ້ວັດສະດຸກາກບອນທີ່ lithium ions ສາມາດຖືກໃສ່ເປັນ electrode ຫນຶ່ງ, ແລະ lithium cobalt oxide (LiCoO2) ເປັນອີກອັນຫນຶ່ງ.ນີ້ປັບປຸງຄວາມປອດໄພຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.LiCoO2 ເປີດໃຊ້ການຜະລິດຂະຫນາດອຸດສາຫະກໍາແລະເປີດໃຊ້ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ການຄ້າ.
1989 – Arumugam Manthiram ແລະ John B. Goodenough ຄົ້ນພົບຫ້ອງຮຽນ polyanion ຂອງ cathodes.ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ electrodes ໃນທາງບວກທີ່ມີ polyanions, ຕົວຢ່າງ, sulfates, ຜະລິດແຮງດັນທີ່ສູງກວ່າ oxides ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບ inductive ຂອງ polyanion ໄດ້.ຫ້ອງຮຽນ polyanion ນີ້ປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸເຊັ່ນ: lithium iron phosphate.

<ເພື່ອສືບຕໍ່…>