Garis Masa Pembangunan Bateri-ion Litium

Bahagian1: Asal-usul dan Penerokaan Awal Teknologi

1. Prototaip Bateri Utama Litium
Pada tahun 1950-an, Jabatan Pertahanan AS dan NASA mula menyelidik-tenaga-bateri berketumpatan tinggi menggunakan fluorida logam sebagai katod dan logam litium sebagai anod. Walau bagaimanapun, pembentukan litium dendrit membawa kepada ketidakstabilan prestasi. Kemajuan konseptual utama berlaku pada tahun 1962 apabila pasukan di Lockheed mencadangkan sistem elektrolit litium bukan{8}}air, meletakkan asas untuk pembangunan masa hadapan.

2. Terobosan dalam bateri-ion litium yang boleh dicas semula
Pada tahun 1972, Stanley Whittingham di ExxonMobil membangunkan bateri litium boleh dicas semula berfungsi pertama. Ia menggunakan titanium disulfida (TiS₂) berlapis sebagai katod dan logam litium sebagai anod, beroperasi pada kira-kira 2.4V-jauh lebih tinggi daripada bateri nikel-kadmium kontemporari. Walau bagaimanapun, anod logam litium cenderung untuk membentuk dendrit semasa berbasikal, mewujudkan risiko keselamatan yang menghalang pengkomersilan.

3. Inovasi dalam bahan katod
Lonjakan besar berlaku pada tahun 1980 dengan penemuan pasukan John B. Goodenough tentang litium kobalt oksida (LiCoO₂) sebagai bahan katod. Bahan ini mendayakan voltan sel 4V dan kira-kira dua kali ganda ketumpatan tenaga. Walaupun kejayaan ini mewujudkan asas untuk bateri-tenaga-tinggi moden, ia masih bergantung pada anod logam litium, menyebabkan kebimbangan keselamatan tidak dapat diselesaikan.

Bahagian2: Inovasi Utama

1 Penggantian Bahan Anod
Langkah kritikal ke arah bateri boleh dicas semula yang selamat ialah menggantikan logam litium. Pada tahun 1982, Agarwal dan Selman di Institut Teknologi Illinois menemui interkalasi ion litium ke dalam grafit. Berdasarkan perkara ini, penyelidik di Bell Labs mencipta bateri-ion litium pertama menggunakan anod grafit, yang menyekat pertumbuhan dendrit. Pada tahun 1985, Akira Yoshino memasang prototaip praktikal menggunakan kok petroleum (bahan karbon yang serupa dengan grafit) sebagai anod dan litium kobalt oksida sebagai katod. Sel ini mendayakan pengaliran stabil ion litium antara elektrod, dan Yoshino secara rasmi mencipta istilah "bateri-ion litium."

2. Terobosan dalam Elektrolit
Halangan utama terakhir-kitaran hayat-telah diatasi pada tahun 1987 apabila pasukan Sony mendapati bahawa elektrolit berasaskan etilena karbonat (EC)-mendayakan pembentukan filem Solid Electrolyte Interphase (SEI) yang stabil pada permukaan anod grafit. Lapisan pelindung ini menghalang penguraian elektrolit berterusan. Menggabungkan inovasi ini, Sony mengkomersialkan bateri litium-on pertama di dunia pada tahun 1991. Ia menampilkan katod litium kobalt oksida dan anod grafit, dan penggunaan pantasnya dalam kamkoder dan telefon mudah alih membawa kepada era elektronik mudah alih yang tipis.

Berikut ialah jadual:

3,Garis masa Pembangunan Bateri-ion Litium:

4,Jadual evolusi ketumpatan tenaga: