Ontwikkelingsproces van lithium-ionbatterijen

In 1970 maakte de MS Whittingham van Exxon de eerste lithiumbatterij met titaniumsulfide als positief elektrodemateriaal en lithiummetaal als negatief elektrodemateriaal. Het positieve elektrodemateriaal van een lithiumbatterij is mangaandioxide of sulfoxidechloride en de negatieve elektrode is lithium. Nadat de montage van de batterij is voltooid, heeft de batterij spanning en hoeft deze niet te worden opgeladen. Lithium-ionbatterijen zijn de ontwikkeling van lithiumbatterijen. De knoopbatterijen die in het verleden in camera's werden gebruikt, waren bijvoorbeeld lithiumbatterijen. Dit type batterij kan ook worden opgeladen, maar de fietsprestaties zijn slecht. Tijdens de laad- en ontlaadcyclus vormen zich gemakkelijk lithiumkristallen, die interne kortsluitingen in de batterij veroorzaken. Daarom is opladen over het algemeen verboden voor dit type batterij.
In 1982 ontdekten RR Agarwal en JR Selman van het Illinois Institute of Technology dat lithiumionen de eigenschap hebben zich in te bedden in grafiet, een proces dat snel en omkeerbaar is. Tegelijkertijd hebben de veiligheidsrisico's van lithiumbatterijen gemaakt van metallisch lithium veel aandacht getrokken, dus hebben mensen geprobeerd de kenmerken van lithiumionen ingebed in grafiet te gebruiken om oplaadbare batterijen te maken. De eerste beschikbare lithium-iongrafietelektrode is met succes ontwikkeld door Bell Laboratories.
In 1983 ontdekten M. Thackeray, J. Goodenough en anderen dat mangaanspinel een uitstekend kathodemateriaal is met een lage prijs, stabiliteit en uitstekende geleidbaarheid en lithiumgeleidbaarheid. De ontledingstemperatuur is hoog en de oxidatieweerstand is veel lager dan die van lithiumkobaltoxide. Zelfs in het geval van kortsluiting of overladen kan het gevaar voor verbranding en explosie worden voorkomen.
In 1989 ontdekten A. Manthiram en J. Goodenough dat het gebruik van een positieve elektrode met polymere anionen hogere spanningen zou genereren.
In 1992 vond Sony Corporation of Japan een lithium-ionbatterij uit met koolstofmateriaal als de negatieve elektrode en lithiumhoudende verbindingen als de positieve elektrode. Tijdens het laad- en ontlaadproces is er geen metallisch lithium aanwezig, alleen lithiumionen, de lithium-ionbatterij. Vervolgens brachten lithium-ionbatterijen een revolutie teweeg in de consumentenelektronica. Dit type batterij, met lithiumkobaltoxide als positief elektrodemateriaal, is de belangrijkste stroombron voor draagbare elektronische apparaten.
In 1996 ontdekten Padhi en Goodenough dat fosfaten met olivijnstructuren, zoals lithiumijzerfosfaat (LiFePO4), veiliger waren dan traditionele kathodematerialen, met name in termen van hoge temperatuurbestendigheid en weerstand tegen overladen, veel beter dan traditionele materialen voor lithium-ionbatterijen.
Als we kijken naar de geschiedenis van de batterijontwikkeling, kunnen we zien dat er drie kenmerken zijn van de huidige ontwikkeling van de batterij-industrie in de wereld. Ten eerste de snelle ontwikkeling van groene en milieuvriendelijke batterijen, waaronder lithium-ionbatterijen, waterstof-nikkelbatterijen, enz.; De tweede is de conversie van primaire batterijen naar batterijen, wat in overeenstemming is met strategieën voor duurzame ontwikkeling; Ten derde ontwikkelen batterijen zich steeds verder naar kleine, lichte en dunne afmetingen. Van de gecommercialiseerde oplaadbare batterijen hebben lithium-ionbatterijen de hoogste specifieke energie, met name lithium-ionbatterijen van polymeer, die in oplaadbare batterijen dun kunnen worden. Omdat lithium-ionbatterijen een hoge volumetrische en massaspecifieke energie hebben, oplaadbaar en vrij van vervuiling zijn en de drie belangrijkste kenmerken van de huidige ontwikkeling van de batterij-industrie bezitten, hebben ze een snelle groei doorgemaakt in ontwikkelde landen. De ontwikkeling van telecommunicatie- en informatiemarkten, met name mobiele telefoons en laptops