Ny batterie lithium-ion na batterie Li-ion (nohafohezina hoe LIB) dia karazana bateria azo averina.Ny bateria Lithium-ion dia matetika ampiasaina amin'ny fitaovana elektrônika portable sy fiara elektrika ary miha-malaza ho an'ny fampiharana ara-tafika sy aerospace.Ny batterie Li-ion prototype dia novolavolain'i Akira Yoshino tamin'ny 1985, mifototra amin'ny fikarohana taloha nataon'i John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami ary Koichi Mizushima nandritra ny taona 1970-1980, ary avy eo ny bateria Li-ion ara-barotra dia novolavolain'ny a Sony sy Asahi Kasei ekipa notarihin'i Yoshio Nishi tamin'ny 1991. Tamin'ny 2019, ny loka Nobel momba ny simia dia nomena an'i Yoshino, Goodenough, ary Whittingham "ho amin'ny fampivoarana ny bateria lithium ion".

Ao amin'ny bateria, ny lithium ions dia miala amin'ny electrode ratsy amin'ny alàlan'ny electrolyte mankany amin'ny electrode positive mandritra ny fivoahana, ary miverina rehefa mamaly.Ny bateria Li-ion dia mampiasa fitambarana lithium intercalated ho fitaovana amin'ny electrode positive ary matetika graphite amin'ny electrode ratsy.Ny bateria dia manana hakitroky angovo avo, tsy misy fiantraikany amin'ny fitadidiana (ankoatra ny sela LFP) ary ambany ny famotsorana azy.Mety hampidi-doza ho an'ny fiarovana anefa izy ireo satria misy electrolytes mora mirehitra, ary raha simba na tsy mety ny fiampangana dia mety hiteraka fipoahana sy afo.Noterena i Samsung mba hampahatsiahy ny finday Galaxy Note 7 taorian'ny firehetana lithium-ion, ary nisy trangan-javatra maromaro mahakasika ny bateria tamin'ny Boeing 787.

Ny simia, ny fampisehoana, ny vidiny ary ny fiarovana dia miovaova amin'ny karazana LIB.Ny fitaovana elektrônika entin-tanana dia mampiasa batteries lithium polymer (miaraka amin'ny gel polymer ho electrolyte) miaraka amin'ny lithium cobalt oxide (LiCoO2) ho akora cathode, izay manome hakitroky ny angovo avo lenta, saingy mampidi-doza ny fiarovana, indrindra rehefa simba.Lithium iron phosphate (LiFePO4), lithium manganese oxide (LiMn2O4, Li2MnO3, na LMO), ary lithium nickel manganese cobalt oxide (LiNiMnCoO2 na NMC) dia manome ny hakitroky ny angovo ambany fa ny fiainana lava kokoa ary ny mety hisian'ny afo na fipoahana.Ny bateria toy izany dia ampiasaina betsaka amin'ny fitaovana elektrika, fitaovana fitsaboana ary andraikitra hafa.Ny NMC sy ny derivatives dia ampiasaina betsaka amin'ny fiara elektrika.

Ny faritra fikarohana momba ny bateria lithium-ion dia ahitana ny fanitarana ny androm-piainana, ny fampitomboana ny hakitroky ny angovo, ny fanatsarana ny fiarovana, ny fampihenana ny vidiny, ary ny fampitomboana ny hafainganam-pandehan'ny fiampangana, ankoatra ny hafa.Ny fikarohana dia natao teo amin'ny sehatry ny electrolytes tsy mirehitra ho toy ny lalana mankany amin'ny fitomboan'ny fiarovana mifototra amin'ny flammability sy ny fiovaovan'ny solvents organika ampiasaina amin'ny electrolyte mahazatra.Ny paik'ady dia misy ny bateria lithium-ion misy rano, ny elektrôlôta mivaingana seramika, ny electrolyte polymère, ny ranon-javatra ionika, ary ny rafitra misy fluorina be.

Batterie versus cell

Ny sela dia singa electrochemical fototra izay misy ny electrodes, separator, ary electrolyte.

Ny batterie na ny batterie dia fitambarana sela na fivorian'ny sela, misy trano fonenana, fifandraisana elektrika, ary mety ho fitaovana elektronika ho fanaraha-maso sy fiarovana.

Anode sy cathode electrodes
Ho an'ny sela rechargeable, ny teny hoe anode (na électrode négatif) dia manondro ny électrode misy ny oxidation mandritra ny tsingerin'ny fivoahana;ny electrode hafa dia ny cathode (na electrode positive).Mandritra ny tsingerin'ny fiampangana dia lasa anode ny electrode positive ary lasa cathode ny electrode négatif.Ho an'ny ankamaroan'ny sela lithium-ion, ny electrode lithium-oxide dia ny electrode tsara;ho an'ny sela lithium-ion titanate (LTO), ny electrode lithium-oxide dia ny electrode ratsy.

FIAINANY TALOHA

lafika

Varta lithium-ion bateria, Museum Autovision, Altlussheim, Alemaina
Ny bateria litium dia natolotry ny mpahay simia britanika ary mpiara-miombon'antoka amin'ny loka Nobel momba ny simia 2019 M. Stanley Whittingham, ao amin'ny Oniversite Binghamton ankehitriny, raha niasa tao amin'ny Exxon tamin'ny taona 1970.Whittingham dia nampiasa titane (IV) sulfide sy metaly lithium ho electrodes.Na izany aza, ity bateria lithium azo rechargeable ity dia tsy azo ampiasaina velively.Safidy ratsy ny Titanium disulfide, satria tsy maintsy amboarina ao anatin'ny fepetra voaisy tombo-kase tanteraka izy io, ary lafo ihany koa (~ $1,000 isaky ny kilao ho an'ny akora manta titane disulfide tamin'ny taona 1970).Rehefa tratran'ny rivotra, ny titane disulfide dia mihetsika ka mamorona fitambarana hydrogène sulfide, izay manana fofona tsy mahafinaritra ary misy poizina ho an'ny ankamaroan'ny biby.Noho izany, sy ny antony hafa, Exxon dia nampitsahatra ny fampandrosoana ny Whittingham ny lithium-titanium disulfide bateria.[28]Ny bateria misy electrodes lithium metaly dia niteraka olana momba ny fiarovana, satria ny metaly lithium dia mihetsika amin'ny rano, mamoaka entona hidrôzenina mora mirehitra.Vokatr'izany, ny fikarohana dia nifindra mba hamolavola bateria izay, fa tsy lithium metaly, dia singa lithium ihany no misy, afaka manaiky sy mamoaka ion lithium.

Ny intercalation azo averina amin'ny graphite sy ny intercalation amin'ny oxides cathodic dia hita nandritra ny 1974-76 nataon'i JO Besenhard tao amin'ny TU Munich.Besenhard dia nanolotra ny fampiharana azy amin'ny sela lithium.Ny fanimbana ny electrolyte sy ny fifandimbiasan'ny solvent amin'ny grafita dia tsy fahampiana lehibe ho an'ny fiainan'ny bateria.

Fivoarana

1973 - Nanolotra ny bateria lithium thionyl chloride i Adam Heller, mbola ampiasaina amin'ny fitaovana ara-pitsaboana nambolena sy amin'ny rafi-piarovana izay ilaina ny fiainana talantalana mihoatra ny 20 taona, ny hakitroky ny angovo avo, ary / na ny fandeferana amin'ny mari-pana miasa tafahoatra.
1977 - Nasehon'i Samar Basu ny intercalation electrochemical lithium amin'ny graphite tao amin'ny University of Pennsylvania.Izany dia nitarika ho amin'ny fampandrosoana ny lithium intercalated graphite electrode ao amin'ny Bell Labs (LiC6) mba hanome safidy ny lithium metaly electrode bateria.
1979 - Niasa tao amin'ny vondrona samihafa, Ned A. Godshall et al., ary, fotoana fohy taorian'izay, John B. Goodenough (Oniversite Oxford) sy Koichi Mizushima (Anjerimanontolon'i Tokyo), dia nampiseho sela lithium azo rechargeable miaraka amin'ny voltase ao amin'ny faritra 4 V mampiasa lithium dioksida kobalta (LiCoO2) ho electrode tsara ary metaly lithium ho electrode ratsy.Ity fanavaozana ity dia nanome fitaovana elektrôda tsara izay nahatonga ny bateria lithium ara-barotra tany am-boalohany.LiCoO2 dia akora electrode tsara miorim-paka izay miasa toy ny mpanome ion lithium, izay midika fa azo ampiasaina miaraka amin'ny fitaovana electrode ratsy hafa ankoatry ny metaly lithium.Amin'ny alàlan'ny fampandehanana ny fampiasana fitaovana elektrôda ratsy azo antoka sy mora karakaraina, LiCoO2 dia nanome rafitra bateria azo averina.Godshall et al.dia nahafantatra bebe kokoa ny sandan'ny mitovy amin'ny ternary compound lithium-transition metal-oxides toy ny spinel LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, ary LiFe5O4 (ary taty aoriana lithium-copper-oxide sy lithium-nickel-oxide cathode material in 1985)
1980 - Nasehon'i Rachid Yazami ny intercalation electrochemical azo averina amin'ny lithium amin'ny graphite, ary namorona ny electrode graphite lithium (anode).Ny electrolytes organika misy amin'izany fotoana izany dia mety ho levona mandritra ny famandrihana amin'ny electrode négatif graphite.Nampiasa electrolyte mafy i Yazami mba hampisehoana fa ny lithium dia azo ampifandraisina amin'ny graphite amin'ny alàlan'ny mekanika electrochemical.Tamin'ny taona 2011, ny electrode graphite an'i Yazami no electrode fampiasa matetika indrindra amin'ny bateria lithium-ion ara-barotra.
Ny electrode négatif dia manana ny fiaviany ao amin'ny PAS (material semiconductive polyacenic) hitan'i Tokio Yamabe ary taty aoriana dia nataon'i Shjzukuni Yata tany am-piandohan'ireo taona 1980.Ny voan'ity teknolojia ity dia ny fahitana polymère conductive nataon'ny Profesora Hideki Shirakawa sy ny vondrona misy azy, ary azo jerena ihany koa fa nanomboka tamin'ny bateria lithium ion polyacetylene novolavolain'i Alan MacDiarmid sy Alan J. Heeger et al.
1982 - Godshall et al.nahazo Patent US 4.340.652 noho ny fampiasana LiCoO2 ho cathodes amin'ny bateria lithium, mifototra amin'ny Stanford University Ph.D an'i Godshall.dissertation sy publication 1979.
1983 - Michael M. Thackeray, Peter Bruce, William David, ary John Goodenough dia nanamboatra spinel manganese ho fitaovana cathode misy fiampangana ara-barotra ho an'ny bateria lithium-ion.
1985 - Akira Yoshino dia nanangona sela prototype mampiasa fitaovana karbônina izay azo ampidirina amin'ny ion lithium ho toy ny electrode iray, ary ny lithium cobalt oxide (LiCoO2) ho an'ny iray hafa.Izany dia nanatsara ny fiarovana.Ny LiCoO2 dia nahatonga ny famokarana indostrialy ary nahafahan'ny bateria lithium-ion ara-barotra.
1989 - Arumugam Manthiram sy John B. Goodenough dia nahita ny kilasin'ny cathodes polyanion.Nasehon'izy ireo fa ny electrodes tsara misy polyanion, ohatra, ny sulfate, dia mamokatra voly avo kokoa noho ny oksida noho ny fiantraikan'ny polyanion inductive.Ity kilasy polyanion ity dia misy fitaovana toy ny lithium iron phosphate.

<hitohy…>