लिथियम आयन बॅटरी पॉवर बॅटरीच्या जवळ येऊन सर्व मार्गाने घाई करू लागते

1800 मध्ये, इटालियन भौतिकशास्त्रज्ञ अलेसेंड्रो व्होल्टा यांनी व्होल्टा स्टॅकचा शोध लावला, ही मानवी इतिहासातील पहिली बॅटरी होती. पहिली बॅटरी झिंक (एनोड) आणि तांबे (कॅथोड) शीट आणि कागदापासून बनलेली होती, जी मिठाच्या पाण्यात (इलेक्ट्रोलाइट) भिजवून विजेची कृत्रिम शक्यता दर्शवते.

तेव्हापासून, सतत आणि स्थिर विद्युत् प्रवाह प्रदान करू शकणारे उपकरण म्हणून, बॅटरींनी 200 वर्षांहून अधिक विकासाचा अनुभव घेतला आहे आणि लवचिक विजेच्या वापरासाठी लोकांची मागणी पूर्ण करणे सुरू ठेवले आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, नूतनीकरणक्षम ऊर्जेची प्रचंड मागणी आणि पर्यावरणीय प्रदूषणाविषयी वाढत्या चिंतेमुळे, दुय्यम बॅटरी (किंवा बॅटरी) ज्या उर्जेचे इतर प्रकार विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करू शकतात आणि रासायनिक उर्जेच्या रूपात साठवू शकतात, ऊर्जेत बदल घडवून आणत आहेत. प्रणाली

लिथियम बॅटरीचा विकास समाजाची प्रगती दुसऱ्या पैलूतून दर्शवितो. खरेतर, मोबाइल फोन, संगणक, कॅमेरा आणि इलेक्ट्रिक वाहनांचा वेगवान विकास लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या परिपक्वतेवर आधारित आहे.

चेन जनरल लिथियम बॅटरीचा जन्म आणि चिंता जवळ येत आहे

लिथियम बॅटरीचा जन्म

बॅटरीमध्ये सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुव असतात. सकारात्मक ध्रुव, ज्याला कॅथोड म्हणूनही ओळखले जाते, सामान्यत: अधिक स्थिर सामग्रीपासून बनलेले असते, तर नकारात्मक ध्रुव, ज्याला एनोड म्हणून देखील ओळखले जाते, सामान्यतः "अत्यंत सक्रिय" धातूच्या सामग्रीपासून बनलेले असते. सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुव इलेक्ट्रोलाइटद्वारे वेगळे केले जातात आणि रासायनिक उर्जेच्या स्वरूपात साठवले जातात.

दोन ध्रुवांमधील रासायनिक अभिक्रियामुळे आयन आणि इलेक्ट्रॉन तयार होतात. हे आयन आणि इलेक्ट्रॉन बॅटरीमध्ये फिरतात, इलेक्ट्रॉनांना बाहेरच्या दिशेने जाण्यास भाग पाडतात, एक चक्र तयार करतात आणि वीज निर्माण करतात.

1970 च्या दशकात, युनायटेड स्टेट्समधील तेल संकट, लष्करी, विमान वाहतूक, औषध आणि इतर क्षेत्रातील नवीन उर्जेच्या मागणीसह, नूतनीकरणयोग्य स्वच्छ ऊर्जा साठवण्यासाठी रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीच्या शोधाला चालना दिली.

सर्व धातूंपैकी, लिथियममध्ये विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण आणि इलेक्ट्रोड क्षमता खूप कमी असते. दुसऱ्या शब्दांत, लिथियम बॅटरी सिस्टीम सिद्धांतानुसार जास्तीत जास्त ऊर्जा घनता प्राप्त करू शकते, म्हणून लिथियम ही बॅटरी डिझाइनरची नैसर्गिक निवड आहे.

तथापि, लिथियम अत्यंत प्रतिक्रियाशील आहे आणि पाणी किंवा हवेच्या संपर्कात असताना ते जळू शकते आणि विस्फोट करू शकते. त्यामुळे, लिथियम टॅमिंग ही बॅटरी विकासाची गुरुकिल्ली बनली आहे. याव्यतिरिक्त, लिथियम खोलीच्या तपमानावर पाण्यावर सहजपणे प्रतिक्रिया देऊ शकते. जर मेटल लिथियमचा वापर बॅटरी सिस्टीममध्ये करायचा असेल, तर जलीय नसलेल्या इलेक्ट्रोलाइट्सचा समावेश करणे आवश्यक आहे.

1958 मध्ये, हॅरिसने मेटल बॅटरीचे इलेक्ट्रोलाइट म्हणून सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट वापरण्याचा प्रस्ताव दिला. 1962 मध्ये, लॉकहीड मिशन आणि SpaceCo. यूएस मिलिटरीचे चिल्टन ज्युनियर आणि कुक यांनी "लिथियम नॉन-अक्वियस इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम" ची कल्पना मांडली.

चिल्टन आणि कुक यांनी बॅटरीचा एक नवीन प्रकार तयार केला, ज्यामध्ये लिथियम धातू कॅथोड म्हणून, Ag, Cu, Ni halides कॅथोड म्हणून आणि कमी हळुवार बिंदू धातूचे मीठ lic1-AlCl3 इलेक्ट्रोलाइट म्हणून प्रोपीलीन कार्बोनेटमध्ये विरघळते. जरी बॅटरीच्या समस्येमुळे ती व्यावसायिक व्यवहार्यतेऐवजी संकल्पनेत राहते, चिल्टन आणि कुक यांचे कार्य लिथियम बॅटरी संशोधनाची सुरुवात आहे.

1970 मध्ये, जपानच्या पॅनासोनिक इलेक्ट्रिक कंपनी आणि अमेरिकन सैन्याने स्वतंत्रपणे एक नवीन कॅथोड सामग्री - कार्बन फ्लोराइड जवळजवळ एकाच वेळी संश्लेषित केले. (CFx) N (0.5 ≤ x ≤ 1) च्या आण्विक अभिव्यक्तीसह क्रिस्टलीय कार्बन फ्लोराइड Panasonic Electric Co., Ltd. द्वारे यशस्वीरित्या तयार केले गेले आणि लिथियम बॅटरीचे एनोड म्हणून वापरले गेले. लिथियम फ्लोराइड बॅटरीचा शोध हा लिथियम बॅटरीच्या विकासाच्या इतिहासातील एक महत्त्वाचा टप्पा आहे. लिथियम बॅटरीच्या डिझाइनमध्ये "एम्बेडेड कंपाऊंड" सादर करण्याची ही पहिलीच वेळ आहे.

तथापि, लिथियम बॅटरीचे प्रत्यावर्तनीय चार्ज आणि डिस्चार्ज लक्षात येण्यासाठी, रासायनिक अभिक्रियाची उलटता येण्याची मुख्य गोष्ट आहे. त्या वेळी, बहुतेक नॉन रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी लिथियम एनोड्स आणि सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट्स वापरत असत. रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीची जाणीव करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी स्तरित संक्रमण मेटल सल्फाइडच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये लिथियम आयनच्या उलट करता येण्याजोग्या प्रवेशाचा अभ्यास करण्यास सुरुवात केली.

ExxonMobil चे Stanley Whittingham ला आढळले की इंटरकॅलेशन रासायनिक प्रतिक्रिया कॅथोड सामग्री म्हणून स्तरित TiS2 वापरून मोजली जाऊ शकते आणि डिस्चार्ज उत्पादन LiTiS2 आहे.

1976 मध्ये, व्हिटिंगहॅमने विकसित केलेल्या बॅटरीने चांगली प्रारंभिक कार्यक्षमता प्राप्त केली. तथापि, अनेक वेळा चार्जिंग आणि डिस्चार्ज केल्यानंतर, बॅटरीमध्ये लिथियम डेंड्राइट्स तयार होतात. डेंड्राइट्स नकारात्मक ध्रुवापासून सकारात्मक ध्रुवापर्यंत वाढले, एक शॉर्ट सर्किट बनले, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइट प्रज्वलित होण्याचा धोका निर्माण झाला आणि शेवटी ते अयशस्वी झाले.

1989 मध्ये, लिथियम/मॉलिब्डेनम दुय्यम बॅटरीच्या आगीच्या दुर्घटनेमुळे, काही वगळता बहुतेक कंपन्यांनी लिथियम धातूच्या दुय्यम बॅटरीच्या विकासापासून माघार घेतली. लिथियम धातूच्या दुय्यम बॅटरीचा विकास मुळात थांबला कारण सुरक्षिततेची समस्या सोडवता आली नाही.

विविध बदलांच्या खराब परिणामामुळे, लिथियम धातूच्या दुय्यम बॅटरीवरील संशोधन रखडले आहे. शेवटी, संशोधकांनी एक मूलगामी उपाय निवडला: लिथियम धातूच्या दुय्यम बॅटरीचे सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुव म्हणून एम्बेडेड संयुगे असलेली रॉकिंग चेअर बॅटरी.

1980 च्या दशकात, गुडनोने ऑक्सफर्ड विद्यापीठ, इंग्लंड येथे स्तरित लिथियम कोबालेट आणि लिथियम निकेल ऑक्साईड कॅथोड सामग्रीच्या संरचनेचा अभ्यास केला. शेवटी, संशोधकांच्या लक्षात आले की अर्ध्याहून अधिक लिथियम कॅथोड सामग्रीमधून उलट्या पद्धतीने काढले जाऊ शकते. या निकालामुळे शेवटी द.

1991 मध्ये, SONY कंपनीने पहिली व्यावसायिक लिथियम बॅटरी (एनोड ग्रेफाइट, कॅथोड लिथियम कंपाऊंड, सेंद्रिय सॉल्व्हेंटमध्ये विरघळलेले इलेक्ट्रोड लिथियम मीठ) लाँच केले. उच्च उर्जेची घनता आणि भिन्न फॉर्म्युलेशनच्या वैशिष्ट्यांमुळे जे वेगवेगळ्या वापराच्या वातावरणाशी जुळवून घेऊ शकतात, लिथियम बॅटरीचे व्यावसायिकीकरण केले गेले आहे आणि बाजारात मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे.