लिथियम ब्याट्री को विकास

ब्याट्री उपकरणको उत्पत्ति Leiden बोतल को खोज संग सुरु हुन सक्छ। Leiden बोतल पहिलो पटक डच वैज्ञानिक Pieter van Musschenbroek द्वारा 1745 मा आविष्कार गरिएको थियो। Leyden जार एक आदिम क्यापेसिटर उपकरण हो। यो एक इन्सुलेटर द्वारा विभाजित दुई धातु पानाहरु मिलेर बनेको छ। माथिको धातुको रड भण्डारण गर्न र चार्ज जारी गर्न प्रयोग गरिन्छ। जब तपाइँ रड छोउनुहुन्छ जब धातुको बल प्रयोग गरिन्छ, लेडेन बोतलले आन्तरिक विद्युत ऊर्जा राख्न वा हटाउन सक्छ, र यसको सिद्धान्त र तयारी सरल छ। रुचि राख्ने जो कोहीले यसलाई घरमै आफैं बनाउन सक्छ, तर यसको सरल गाइडको कारणले यसको आत्म-डिस्चार्ज घटना अधिक गम्भीर छ। सामान्यतया, सबै बिजुली केहि घण्टा देखि केहि दिनमा डिस्चार्ज हुनेछ। यद्यपि, लिडेन बोतलको उदयले बिजुलीको अनुसन्धानमा नयाँ चरणलाई चिन्ह लगाउँछ।

1790 को दशकमा, इटालियन वैज्ञानिक लुइगी ग्याल्भानीले भ्यागुताको खुट्टा जोड्न जस्ता र तामाको तारको प्रयोग पत्ता लगाए र भ्यागुताको खुट्टा चर्को हुने कुरा पत्ता लगाए, त्यसैले उनले "जैवविद्युत" को अवधारणा प्रस्ताव गरे। यो खोजले इटालियन वैज्ञानिक अलेसेन्ड्रोलाई चकित पार्यो। भोल्टाको आपत्ति, भोल्टाको विश्वास छ कि भ्यागुताको खुट्टा फरफराउनु भ्यागुतामा विद्युतीय प्रवाहको सट्टा धातुबाट उत्पन्न विद्युतीय प्रवाहबाट आउँछ। गलभानीको सिद्धान्तलाई खण्डन गर्न, भोल्टाले आफ्नो प्रसिद्ध भोल्टा स्ट्याक प्रस्ताव गरे। भोल्टेइक स्ट्याकमा जस्ता र तामाका पानाहरू बीचमा नुनपानीमा भिजाइएको कार्डबोर्ड समावेश हुन्छन्। यो प्रस्तावित रासायनिक ब्याट्रीको प्रोटोटाइप हो।
भोल्टिक सेलको इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: 2H^++2e^-→H_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

1836 मा, बेलायती वैज्ञानिक जोन फ्रेडरिक डेनियलले ब्याट्रीमा हावाका बुलबुलेको समस्या समाधान गर्न डेनियल ब्याट्रीको आविष्कार गरे। डेनियल ब्याट्रीमा आधुनिक रासायनिक ब्याट्रीको प्राथमिक रूप छ। यो दुई भाग मिलेर बनेको छ। सकारात्मक भाग तामा सल्फेट समाधान मा डुबाइन्छ। तामाको अर्को भाग जस्ता सल्फेटको घोलमा डुबेको जस्ता हुन्छ। मूल डेनियल ब्याट्रीलाई तामाको भाँडोमा तामाको सल्फेटको घोलले भरिएको थियो र केन्द्रमा सिरेमिक पोरस बेलनाकार कन्टेनर राखिएको थियो। यस सिरेमिक कन्टेनरमा, नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा जिंक रड र जस्ता सल्फेट हुन्छ। समाधानमा, सिरेमिक कन्टेनरमा साना प्वालहरूले दुई कुञ्जीहरूलाई आयनहरू आदानप्रदान गर्न अनुमति दिन्छ। आधुनिक डेनियल ब्याट्रीहरूले यो प्रभाव प्राप्त गर्न प्रायः नुन पुलहरू वा अर्ध-पारगम्य झिल्लीहरू प्रयोग गर्छन्। सुक्खा ब्याट्रीहरूले तिनीहरूलाई प्रतिस्थापन नगरेसम्म डेनियल ब्याट्रीहरू टेलिग्राफ नेटवर्कको लागि शक्ति स्रोतको रूपमा प्रयोग गरिन्थ्यो।

डेनियल ब्याट्री को इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

अहिलेसम्म, ब्याट्रीको प्राथमिक रूप निर्धारण गरिएको छ, जसमा सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड, र इलेक्ट्रोलाइट समावेश छ। यस्तो आधारमा, ब्याट्रीहरूले अर्को 100 वर्षमा द्रुत विकास गरेको छ। धेरै नयाँ ब्याट्री प्रणालीहरू देखा परेका छन्, जसमा फ्रान्सेली वैज्ञानिक ग्यास्टन प्लान्टेले 1856 मा लीड-एसिड ब्याट्रीहरू आविष्कार गरेका थिए। लीड-एसिड ब्याट्रीहरू यसको ठूलो उत्पादन वर्तमान र कम मूल्यले व्यापक ध्यान आकर्षित गरेको छ, त्यसैले यो धेरै मोबाइल उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जस्तै प्रारम्भिक इलेक्ट्रिक। सवारी साधन। यो प्राय: केहि अस्पताल र आधार स्टेशनहरूको लागि ब्याकअप पावर आपूर्तिको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। लीड-एसिड ब्याट्रीहरू मुख्यतया सीसा, सीसा डाइअक्साइड, र सल्फ्यूरिक एसिड समाधानबाट बनेका हुन्छन्, र तिनीहरूको भोल्टेज लगभग 2V पुग्न सक्छ। आधुनिक समयमा पनि, लीड-एसिड ब्याट्रीहरू तिनीहरूको परिपक्व प्रविधि, कम मूल्य र सुरक्षित पानी-आधारित प्रणालीहरूको कारणले मेटाइएको छैन।

लीड एसिड ब्याट्री को इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-

1899 मा स्विडेनी वैज्ञानिक वाल्डेमार जङ्गनर द्वारा आविष्कार गरिएको निकल-क्याडमियम ब्याट्री, लेड-एसिड ब्याट्री भन्दा उच्च ऊर्जा घनत्वको कारण, प्रारम्भिक वाकम्यान जस्ता साना मोबाइल इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा अधिक व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। लीड एसिड ब्याट्री जस्तै। निकल-क्याडमियम ब्याट्रीहरू पनि 1990s देखि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ, तर तिनीहरूको विषाक्तता अपेक्षाकृत उच्च छ, र ब्याट्री आफैंमा एक विशिष्ट मेमोरी प्रभाव छ। यही कारणले गर्दा हामी प्रायः केही वृद्ध वयस्कहरूले रिचार्ज गर्नु अघि ब्याट्री पूर्ण रूपमा डिस्चार्ज हुनुपर्दछ र फोहोर ब्याट्रीहरूले जमिनलाई दूषित पार्छ, इत्यादि भनेको सुन्छौं। (ध्यान दिनुहोस् कि हालको ब्याट्रीहरू पनि अत्यधिक विषाक्त छन् र सबै ठाउँमा खारेज गर्नु हुँदैन, तर हालको लिथियम ब्याट्रीहरूमा मेमोरी फाइदाहरू छैनन्, र अधिक डिस्चार्ज ब्याट्री जीवनको लागि हानिकारक छ।) निकेल-क्याडमियम ब्याट्रीहरू वातावरणलाई बढी हानिकारक हुन्छन्, र तिनीहरूको आन्तरिक प्रतिरोध तापक्रमसँगै परिवर्तन हुनेछ, जसले चार्ज गर्ने क्रममा अत्यधिक करेन्टको कारणले क्षति पु¥याउन सक्छ। निकेल-हाइड्रोजन ब्याट्रीहरूले यसलाई 2005 तिर बिस्तारै हटायो। हालसम्म, बजारमा निकल-क्याडमियम ब्याट्रीहरू विरलै देखिएका छन्।

निकल-क्याडमियम ब्याट्रीको इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया समीकरण:

Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-

लिथियम धातु ब्याट्री चरण

1960 मा, मानिसहरू अन्ततः आधिकारिक रूपमा लिथियम ब्याट्रीको युगमा प्रवेश गरे।

लिथियम धातु आफैं 1817 मा पत्ता लगाइएको थियो, र मानिसहरूले चाँडै महसुस गरे कि लिथियम धातुको भौतिक र रासायनिक गुणहरू ब्याट्रीहरूको लागि सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यसको कम घनत्व (0.534g 〖cm〗^(-3)), ठूलो क्षमता (3860mAh g^(-1) सम्मको सैद्धान्तिक), र यसको कम क्षमता (-3.04V मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोडको तुलनामा) छ। यी लगभग मानिसहरूलाई म आदर्श ब्याट्रीको नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री हुँ भनिरहेका छन्। यद्यपि, लिथियम धातु आफैंमा ठूलो समस्याहरू छन्। यो धेरै सक्रिय छ, पानी संग हिंसक प्रतिक्रिया, र सञ्चालन वातावरण मा उच्च आवश्यकताहरु छ। त्यसैले, लामो समयसम्म, मानिसहरू यससँग असहाय थिए।

1913 मा, लुईस र कीज ले लिथियम धातु इलेक्ट्रोड को क्षमता मापन। र इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा प्रोपाइलामिन घोलमा लिथियम आयोडाइडको साथ ब्याट्री परीक्षण गरियो, यद्यपि यो असफल भयो।

1958 मा, विलियम सिडनी ह्यारिसले आफ्नो डक्टल थेसिसमा उल्लेख गरे कि उनले लिथियम धातुलाई विभिन्न जैविक एस्टर समाधानहरूमा राखे र प्यासिभेसन तहहरूको श्रृंखला (पर्क्लोरिक एसिडमा लिथियम धातु सहित) को गठन अवलोकन गरे। लिथियम LiClO_4

प्रोपाइलिन कार्बोनेटको पीसी समाधानमा घटना, र यो समाधान भविष्यमा लिथियम ब्याट्रीहरूमा एक महत्त्वपूर्ण इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली हो), र एक विशिष्ट आयन प्रसारण घटना अवलोकन गरिएको छ, त्यसैले केही प्रारम्भिक इलेक्ट्रोडपोजिसन प्रयोगहरू यसको आधारमा गरिएको छ। यी प्रयोगहरूले आधिकारिक रूपमा लिथियम ब्याट्रीहरूको विकासको नेतृत्व गर्यो।

1965 मा, NASA ले लिथियम पर्क्लोरेट पीसी समाधानहरूमा Li||Cu ब्याट्रीहरूको चार्जिङ र डिस्चार्जिङ घटनाहरूमा गहिरो अध्ययन गर्यो। LiBF_4, LiI, LiAl〖Cl〗_4, LiCl को विश्लेषण सहित अन्य इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीहरू, यस अनुसन्धानले जैविक इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीहरूमा ठूलो चासो जगाएको छ।

1969 मा, एक पेटेन्टले देखायो कि कसैले लिथियम, सोडियम, र पोटासियम धातुहरू प्रयोग गरेर जैविक समाधान ब्याट्रीहरू व्यापारिकरण गर्न प्रयास गर्न थालेको थियो।

1970 मा, जापानको Panasonic निगमले Li‖CF_x ┤ ब्याट्री आविष्कार गर्‍यो, जहाँ x को अनुपात सामान्यतया ०.५-१ हुन्छ। CF_x एक फ्लोरोकार्बन हो। यद्यपि फ्लोरिन ग्यास अत्यधिक विषाक्त छ, फ्लोरोकार्बन आफैंमा अफ-सेतो गैर-विषाक्त पाउडर हो। Li‖CF_x ┤ ब्याट्रीको उदयलाई पहिलो वास्तविक व्यावसायिक लिथियम ब्याट्री भन्न सकिन्छ। Li‖CF_x ┤ ब्याट्री प्राथमिक ब्याट्री हो। अझै, यसको क्षमता ठूलो छ, सैद्धान्तिक क्षमता 0.5mAh 〖Kg〗^(-1), र यसको डिस्चार्ज भोल्टेज लामो-दायरामा धेरै स्थिर छ। तसर्थ, शक्ति स्थिर छ र आत्म-डिस्चार्ज घटना सानो छ। तर यसमा असाधारण दर प्रदर्शन छ र चार्ज गर्न सकिँदैन। त्यसकारण, यसलाई सामान्यतया म्यांगनीज डाइअक्साइडसँग मिलाएर Li‖CF_x ┤-MnO_865 ब्याट्रीहरू बनाइन्छ, जुन केही साना सेन्सरहरू, घडीहरू, इत्यादिका लागि आन्तरिक ब्याट्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र हटाइएको छैन।

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Li→〖Li〗^++e^-

1975 मा, जापानको सान्यो कर्पोरेसनले Li‖MnO_2 ┤ ब्याट्रीको आविष्कार गर्‍यो, पहिलो पटक रिचार्जेबल सौर्य क्याल्कुलेटरहरूमा प्रयोग गरियो। यसलाई पहिलो रिचार्जेबल लिथियम ब्याट्रीको रूपमा लिन सकिन्छ। यद्यपि यो उत्पादन त्यस समयमा जापानमा ठूलो सफलता थियो, मानिसहरूलाई यस्तो सामग्रीको गहिरो समझ थिएन र यसको लिथियम र म्यांगनीज डाइअक्साइड थाहा थिएन। प्रतिक्रिया पछाडी के कारण छ?

लगभग एकै समयमा, अमेरिकीहरूले पुन: प्रयोज्य ब्याट्री खोजिरहेका थिए, जसलाई हामी अब माध्यमिक ब्याट्री भन्छौं।

1972 मा, MBArmand (केही वैज्ञानिकहरूको नाम सुरुमा अनुवाद गरिएको थिएन) ले एउटा सम्मेलन पत्र M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (जहाँ M एक क्षारीय धातु हो) र प्रसियन नीलो संरचना भएको अन्य सामग्रीहरू प्रस्ताव गरे। , र यसको ion intercalation घटना अध्ययन। र 1973 मा, बेल ल्याब्सका जे. ब्रोडहेड र अन्यहरूले धातु डिशाल्कोजेनाइडहरूमा सल्फर र आयोडिन परमाणुहरूको अन्तरक्रियात्मक घटनाको अध्ययन गरे। आयन इन्टरकेलेसन घटनामा यी प्रारम्भिक अध्ययनहरू लिथियम ब्याट्रीहरूको क्रमिक प्रगतिको लागि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण चालक शक्ति हुन्। मौलिक अनुसन्धान यी अध्ययनहरूको कारण सटीक छ कि पछि लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू सम्भव हुन्छ।

1975 मा, एक्सोन (एक्सोन मोबिलको पूर्ववर्ती) को मार्टिन बी डाइन्सले ट्रान्जिसन मेटल डिकाल्कोजेनाइड्स र क्षारीय धातुहरूको एक श्रृंखला बीचको अन्तरक्रियामा प्रारम्भिक गणना र प्रयोगहरू सञ्चालन गरे र सोही वर्ष, एक्सोनले अर्को नाम वैज्ञानिक एमएस व्हिटिङ्घमले पेटेन्ट प्रकाशित गरे। Li‖TiS_2 ┤ पूलमा। र 1977 मा, Exoon ले Li-Al‖TiS_2┤ मा आधारित ब्याट्रीको व्यावसायीकरण गर्‍यो, जसमा लिथियम एल्युमिनियम मिश्रले ब्याट्रीको सुरक्षा बढाउन सक्छ (यद्यपि त्यहाँ अझै महत्त्वपूर्ण जोखिम छ)। त्यस पछि, यस्तो ब्याट्री प्रणाली संयुक्त राज्य अमेरिका मा Everready द्वारा क्रमिक रूपमा प्रयोग गरिएको छ। ब्याट्री कम्पनी र ग्रेस कम्पनी को व्यापारीकरण। Li‖TiS_2 ┤ ब्याट्री साँचो अर्थमा पहिलो माध्यमिक लिथियम ब्याट्री हुन सक्छ, र यो समयको सबैभन्दा लोकप्रिय ब्याट्री प्रणाली पनि थियो। त्यतिबेला यसको ऊर्जा घनत्व लिड एसिड ब्याट्रीको तुलनामा २-३ गुणा बढी थियो।

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Li→〖Li〗^++e^-

उही समयमा, क्यानाडाका वैज्ञानिक MA Py ले 2 मा Li‖MoS_1983┤ ब्याट्री आविष्कार गरे, जसको ऊर्जा घनत्व 60-65Wh 〖Kg〗^(-1) 1/3C मा हुन सक्छ, जुन Li‖TiS_2┤ बराबर हो। ब्याट्री। यसको आधारमा, 1987 मा, क्यानाडाली कम्पनी मोली एनर्जीले वास्तवमै व्यापक रूपमा व्यावसायिक रूपमा लिथियम ब्याट्रीको सुरुवात गर्‍यो, जुन विश्वव्यापी रूपमा व्यापक रूपमा खोजिएको थियो। यो ऐतिहासिक रूपमा महत्त्वपूर्ण घटना हुनुपर्थ्यो तर विडम्बना यो हो कि यसले पछि मोलीको पतन पनि भइरहेको छ । त्यसपछि सन् १९८९ को वसन्तमा मोली कम्पनीले आफ्नो दोस्रो पुस्ताको Li‖MoS_1989┤ ब्याट्री उत्पादनहरू लन्च गर्यो। सन् १९८९ को वसन्तको अन्त्यमा, मोलीको पहिलो पुस्ताको Li‖MoS_2┤ ब्याट्री उत्पादन विस्फोट भयो र ठूलो मात्रामा त्रास फैलियो। उही वर्षको गर्मीमा, सबै उत्पादनहरू फिर्ता गरियो, र पीडितहरूलाई क्षतिपूर्ति दिइयो। सोही वर्षको अन्त्यमा, मोली इनर्जीले दिवालियापन घोषणा गर्‍यो र 1989 को वसन्तमा जापानको एनईसीले अधिग्रहण गरेको थियो। यो अफवाह छ कि त्यो बेला क्यानाडाका वैज्ञानिक जेफ डेन मोलीमा ब्याट्री परियोजनाको नेतृत्व गरिरहेका थिए। Li‖MoS_2 ┤ ब्याट्रीहरूको निरन्तर सूचीकरणको विरोधको कारण ऊर्जा र राजीनामा दिए।

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: Li→〖Li〗^++e^-

हालसम्म, लिथियम धातु ब्याट्रीहरू बिस्तारै जनताको नजरबाट बाहिरिएका छन्। हामीले देख्न सक्छौं कि 1970 देखि 1980 सम्मको अवधिमा, लिथियम ब्याट्रीहरूमा वैज्ञानिकहरूको अनुसन्धान मुख्यतया क्याथोड सामग्रीमा केन्द्रित थियो। अन्तिम लक्ष्य सँधै संक्रमण धातु dichalcogenides मा केन्द्रित छ। तिनीहरूको स्तरित संरचनाको कारण (ट्रान्जिसन मेटल डिचाल्कोजेनाइडहरू अब दुई-आयामी सामग्रीको रूपमा व्यापक रूपमा अध्ययन गरिन्छ), तिनीहरूको तहहरू र लिथियम आयनहरू सम्मिलित गर्न मिलाउन तहहरू बीच पर्याप्त अन्तरहरू छन्। त्यस समयमा, यस अवधिमा एनोड सामग्रीहरूमा धेरै कम अनुसन्धान भएको थियो। यद्यपि केही अध्ययनहरूले यसको स्थिरता बढाउन लिथियम धातुको मिश्र धातुमा ध्यान केन्द्रित गरेको छ, लिथियम धातु आफैंमा धेरै अस्थिर र खतरनाक छ। मोलीको ब्याट्री विस्फोट विश्वलाई स्तब्ध पार्ने घटना भए पनि लिथियम धातुको ब्याट्री विस्फोटका घटना धेरै भएका छन्।

यसबाहेक, मानिसहरूलाई लिथियम ब्याट्रीको विस्फोटको कारण राम्ररी थाहा थिएन। यसको अतिरिक्त, लिथियम धातु एक पटक यसको राम्रो गुणहरूको कारण एक अपरिवर्तनीय नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री मानिन्थ्यो। मोलीको ब्याट्री विस्फोट पछि, लिथियम धातुको ब्याट्रीहरूप्रति मानिसहरूको स्वीकृति घट्यो, र लिथियम ब्याट्रीहरू अँध्यारो अवधिमा प्रवेश गरे।

सुरक्षित ब्याट्रीको लागि, मानिसहरूले हानिकारक इलेक्ट्रोड सामग्रीबाट सुरु गर्नुपर्छ। अझै पनि, यहाँ समस्याहरूको एक श्रृंखला छ: लिथियम धातुको सम्भाव्यता कम छ, र अन्य यौगिक नकारात्मक इलेक्ट्रोडको प्रयोगले नकारात्मक इलेक्ट्रोड क्षमता बढाउनेछ, र यस तरिकाले, लिथियम ब्याट्रीहरूको समग्र सम्भावित भिन्नता कम हुनेछ, जसले कम गर्नेछ। आँधीको ऊर्जा घनत्व। तसर्थ, वैज्ञानिकहरूले उच्च भोल्टेज क्याथोड सामग्री फेला पार्नु पर्छ। एकै समयमा, ब्याट्रीको इलेक्ट्रोलाइटले सकारात्मक र नकारात्मक भोल्टेजहरू र चक्र स्थिरतासँग मेल खानुपर्छ। एकै समयमा, इलेक्ट्रोलाइट को चालकता र गर्मी प्रतिरोध राम्रो छ। प्रश्नहरूको यो शृङ्खलाले लामो समयसम्म वैज्ञानिकहरूलाई थप सन्तोषजनक जवाफ खोज्न अलमलमा पारेको थियो।

वैज्ञानिकहरूको लागि पहिलो समस्या समाधान गर्न सुरक्षित, हानिकारक इलेक्ट्रोड सामग्री फेला पार्नु हो जसले लिथियम धातुलाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ। लिथियम धातु आफैंमा धेरै रासायनिक गतिविधि छ, र डेन्ड्राइट वृद्धि समस्याहरूको एक श्रृंखला प्रयोग वातावरण र अवस्थाहरूमा धेरै कठोर भएको छ, र यो सुरक्षित छैन। ग्रेफाइट अब लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको नकारात्मक इलेक्ट्रोडको मुख्य भाग हो, र लिथियम ब्याट्रीहरूमा यसको प्रयोगको प्रारम्भिक रूपमा 1976 को रूपमा अध्ययन गरिएको छ। 1976 मा, बेसेनहार्ड, JO ले LiC_R को इलेक्ट्रोकेमिकल संश्लेषणमा थप विस्तृत अध्ययन गरेका छन्। यद्यपि, यद्यपि ग्रेफाइटमा उत्कृष्ट गुणहरू छन् (उच्च चालकता, उच्च क्षमता, कम क्षमता, जडता, आदि), त्यस समयमा, लिथियम ब्याट्रीहरूमा प्रयोग हुने इलेक्ट्रोलाइट सामान्यतया माथि उल्लेखित LiClO_4 को पीसी समाधान हो। ग्रेफाइट एक महत्वपूर्ण समस्या छ। सुरक्षाको अभावमा, इलेक्ट्रोलाइट पीसी अणुहरू पनि लिथियम-आयन इन्टरकेलेसनको साथ ग्रेफाइट संरचनामा प्रवेश गर्नेछन्, परिणामस्वरूप चक्र कार्यसम्पादनमा कमी आउँछ। त्यसकारण, ग्रेफाइट त्यतिबेला वैज्ञानिकहरूले मन पराएका थिएनन्।

क्याथोड सामग्रीको लागि, लिथियम धातु ब्याट्री चरणको अनुसन्धान पछि, वैज्ञानिकहरूले पत्ता लगाए कि लिथिएशन एनोड सामग्री आफैंमा राम्रो उल्टोपन भएको लिथियम भण्डारण सामग्री हो, जस्तै LiTiS_2, 〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x =1,2) र यस्तै अन्य, र यस आधारमा, 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3), LiV_2 O_8 र अन्य सामग्रीहरू विकास गरिएको छ। र वैज्ञानिकहरू बिस्तारै विभिन्न 1-आयामी आयन च्यानलहरू (1D), 2-आयामी स्तरित आयन अन्तरक्रिया (2D), र 3-आयामी आयन प्रसारण नेटवर्क संरचनाहरूसँग परिचित भएका छन्।

प्रोफेसर जोन बी गुडइनफको LiCoO_2 (LCO) मा सबैभन्दा प्रसिद्ध अनुसन्धान पनि यसै समयमा भयो। 1979 मा, Goodenougd et al। 2 मा NaCoO_1973 को संरचनामा लेखबाट प्रेरित भएर LCO पत्ता लगाए र पेटेन्ट लेख प्रकाशित गरे। LCO सँग ट्रान्जिसन मेटल डाइसल्फाइड्स जस्तै स्तरित अन्तर्क्रिया संरचना छ, जसमा लिथियम आयनहरू उल्टो रूपमा घुसाउन र निकाल्न सकिन्छ। यदि लिथियम आयनहरू पूर्णतया निकासी भएमा, CoO_2 को क्लोज-प्याक संरचना बनाइनेछ, र यसलाई लिथियमको लागि लिथियम आयनहरूसँग पुन: सम्मिलित गर्न सकिन्छ (अवश्य पनि, वास्तविक ब्याट्रीले लिथियम आयनहरूलाई पूर्ण रूपमा निकाल्न अनुमति दिँदैन, जुन। क्षमता चाँडै क्षय हुन सक्छ)। 1986 मा, अकिरा योशिनो, जो अझै पनि जापानको Asahi Kasei Corporation मा कार्यरत थिए, ले पहिलो पटक LCO, coke, र LiClO_4 PC समाधान को तीनवटा संयोजन गरे, पहिलो आधुनिक लिथियम-आयन माध्यमिक ब्याट्री बन्यो र हालको लिथियम को आधारशिला बन्यो। ब्याट्री। सोनीले तुरुन्तै "पर्याप्त राम्रो" वृद्ध मानिसको LCO पेटेन्ट देख्यो र यसलाई प्रयोग गर्न प्राधिकरण प्राप्त गर्यो। 1991 मा, यसले LCO लिथियम-आयन ब्याट्रीको व्यापारीकरण गर्‍यो। लिथियम-आयन ब्याट्रीको अवधारणा पनि यस समयमा देखा पर्‍यो, र यसको विचार आज पनि जारी छ। (यो ध्यान दिन लायक छ कि सोनीको पहिलो पुस्ताको लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू र अकिरा योशिनोले पनि हार्ड कार्बनलाई ग्रेफाइटको सट्टा नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गर्दछ, र यसको कारण यो हो कि माथिको पीसीमा ग्रेफाइटमा अन्तरिकरण छ)

सकारात्मक इलेक्ट्रोड: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6

नकारात्मक इलेक्ट्रोड: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-

अर्कोतर्फ, 1978 मा, Armand, M. ले ग्रेफाइट एनोड सजिलै विलायक पीसी अणुहरूमा इम्बेड गरिएको समस्या समाधान गर्न ठोस पोलिमर इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा पोलिथिलीन ग्लाइकोल (PEO) को प्रयोगको प्रस्ताव राख्यो (त्यस समयमा मुख्यधारा इलेक्ट्रोलाइट। PC, DEC मिश्रित समाधान प्रयोग गर्दछ), जसले पहिलो पटक लिथियम ब्याट्री प्रणालीमा ग्रेफाइट राख्यो र अर्को वर्ष रकिङ-चेयर ब्याट्री (रकिङ-चेयर) को अवधारणा प्रस्तावित गर्यो। यस्तो अवधारणा अहिले सम्म कायम छ। हालको मुख्यधारा इलेक्ट्रोलाइट प्रणालीहरू, जस्तै ED/DEC, EC/DMC, आदि, 1990 को दशकमा मात्र बिस्तारै देखा पर्‍यो र त्यसयता प्रयोगमा छ।

सोही अवधिमा, वैज्ञानिकहरूले ब्याट्रीहरूको श्रृंखला पनि अन्वेषण गरे: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ ब्याट्रीहरू, Li‖V〖SE〗_2 ┤ ब्याट्रीहरू, Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 ब्याट्रीहरू, LiO┤Cu ब्याट्रीहरू। Li ‖I_2 ┤ ब्याट्रीहरू, इत्यादि, किनभने तिनीहरू अहिले कम मूल्यवान छन्, र त्यहाँ धेरै प्रकारका अनुसन्धानहरू छैनन् त्यसैले म तिनीहरूलाई विस्तृत रूपमा परिचय गर्दिन।

• लि-आयन ब्याट्री चरण

1991 पछि लिथियम-आयन ब्याट्री विकासको युग हामी अहिलेको युग हो। यहाँ म विकास प्रक्रियालाई विस्तृत रूपमा संक्षेप गर्दैन तर केही लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको रासायनिक प्रणालीलाई संक्षिप्त रूपमा प्रस्तुत गर्नेछु।

हालको लिथियम-आयन ब्याट्री प्रणालीहरूको परिचय, यहाँ अर्को भाग हो।