Pîlên lîtium-ion dest bi hovîtiyê kirin, nêzî bataryayên hêzê bûn

Di sala 1800 de, fîzîknasê Italiantalî Alessandro Volta Volta Pile îcad kir, ku di dîroka mirovahiyê de pîlê yekem e. Pîlê yekem ji pelên zinc (anod) û pelên sifir (katod) û kaxizên ku di nav ava xwê de (elektrolît) tê rijandin, îmkana çêkirî ya elektrîkê nîşan dide.

Ji hingê ve, wekî amûrek ku dikare herikîna domdar û domdar peyda bike, pîlê zêdetirî 200 sal pêşkeftin derbas kiriye û berdewam kir ku daxwaziya mirovan ji bo karanîna elektrîkê ya maqûl peyda bike.

Di van salên dawî de, digel daxwaziya gel a mezin a ji bo enerjiya dikare bê nûkirin û balkişandina li ser qirêjiya hawîrdorê, bataryayên duyemîn (an berhevker) ku dikarin celebên din ên enerjiyê veguherînin enerjiya elektrîkê û wan di forma enerjiya kîmyewî de hilînin, berdewam in. li ser guhertinê.

Pêşkeftina bataryayên lîtiumê pêşveçûna civakê ji aliyekî din ve diyar dike. Bi rastî, pêşkeftina bilez a têlefonên desta, komputer, kamera û wesayîtên elektrîkê li ser bingeha gihîştina teknolojiya battera lîtiumê ye.

Chen Gen Jidayikbûn û xemgîniya bataryayên lîtiumê nêzîk dibe

Jidayikbûna pîlê lithium

Pîl xwedî polên erênî û neyînî ye. Elektroda erênî, ku jê re katod jî tê gotin, bi gelemperî ji materyalên aramtir tê çêkirin, dema ku elektroda neyînî, ku jê re anod jî tê gotin, bi gelemperî ji materyalên metal ên “pir çalak” têne çêkirin. Polên erênî û neyînî bi elektrolîtê ji hev têne veqetandin û di du stûnan de di forma enerjiya kîmyewî de têne hilanîn.

Reaksiyona kîmyayî ya di navbera her du potan de îyon û elektron çêdike. Ev îyon û elektron di pîlê de tevdigerin, elektronan neçar dikin ku ber bi derve ve herin, çerxekê çêdikin û elektrîkê çêdikin.

Di salên 1970-an de, krîza neftê li Dewletên Yekbûyî, digel daxwazên nû yên hêzê di artêş, hewavanî, derman, û warên din de, lêgerîna li bataryayên vejêrbar ji bo hilanîna enerjiya paqij a nûjenkirî teşwîq kir.

Di nav hemî metalan de, lîtium xwedan giraniya taybetî û potansiyela elektrodê ya pir kêm e. Bi gotinek din, pergala battera lîtiumê bi teorîkî dikare bigihîje dendika enerjiyê ya herî zêde, ji ber vê yekê lîtium bijareya xwezayî ya sêwiranerên bateriyê ye.

Lêbelê, lîtium pir reaktîf e. Dema ku di bin avê an hewayê de, ew dikare bişewitîne û biteqe. Ji ber vê yekê, lîtium tam bûye mifteya pêşkeftina bateriyê. Wekî din, lîtium bi hêsanî bi avê di germahiya odeyê de reaksiyonê dike. Ger lîtiumê metalîk di pergalek pîlê de were bikar anîn, danasîna elektrolîtek ne-avî pêdivî ye.

Di sala 1958 de, Harris bikaranîna elektrolîtên organîk wekî elektrolîtên ji bo bataryayên metal pêşniyar kir. Di sala 1962 de, Lockheed Missile and Space Co. Chilton Jr. û Cook ji artêşa Dewletên Yekbûyî ramana “pergala elektrolîtê ya ne-avî ya lithium” pêşniyar kirin.

Chilton û Cook celebek nû ya pîlê sêwirandin ku lîtiumê metalî wekî elektroda neyînî, Ag, Cu û Ni halîdên wekî elektroda erênî, û xala helînê ya nizm xwêya metalê lic1-AlCl3 ku di karbonat propylenê de wekî elektrolît tê hilweşandin bikar tîne. Her çend pirsgirêkên pîlê ev kir ku ew ji fîzîbilîteya bazirganî bêtir têgihîştî bimîne, xebata Chilton û Cook destpêka lêkolîna pîlê lîtiumê bû.

Di sala 1970 de, Kompaniya Matsushita Electric ya Japonî û artêşa Dewletên Yekbûyî hema hema serbixwe materyalek katodê-karbon florîd nû sentez kirin. Florîda karbonê ya krîstal a bi îfadeya molekularî (CFx)N (0.5≤x≤1) ji hêla Matsushita Electric Co., Ltd. ve bi serfirazî hate amadekirin û wekî elektroda erênî ya pîtên lîtiumê hate bikar anîn. Dahênana pîlê fluoride lîtium di dîroka pêşkeftina bataryayên lîtium de gavek girîng e. Ev yekem car e ku “tevgirêdanên bicîbûyî” di sêwirana bataryayên lîtiumê de têne destnîşan kirin.

Lêbelê, ji bo bidestxistina barkirin û dakêşana berepaş a bataryayên lîtiumê, ya sereke vegerandina reaksiyonên kîmyewî ye. Di wê demê de, piraniya bataryayên ne-veşarjker elektrodên neyînî yên lîtium û elektrolîtên organîk bikar tînin. Ji bo fêhmkirina bataryayên veşarjêkirî, zanyaran dest bi lêkolîna ketina vegerê ya îyonên lîtiumê di elektroda erênî ya sulfîdê metalê ya veguhêz a qatkirî de kirin.

Stanley Whittingham ji ExxonMobil dît ku bi karanîna TiS2-ya qatkirî wekî materyalê katodê, reaksiyona kîmyewî ya navberê dikare were pîvandin, û hilbera dakêşanê LiTiS2 e.

Di sala 1976-an de, pîlê ku ji hêla Whittingham ve hatî pêşve xistin karbidestiya destpêkê ya baş bi dest xist. Lêbelê, piştî çend caran barkirin û dakêşandin, dendritên lîtiumê di hundurê pîlê de çêbûn. Dendrit ji elektroda negatîf berbi elektroda pozîtîf mezin dibûn, dorvegerek kurt çêdikin, dibe sedema xetera şewitandina elektrolîtê û di dawiyê de têk diçin.

Di sala 1989-an de, ji ber qezayek agirê bataryayên duyemîn ên lîtium/molîbdenum, piraniya pargîdaniyan ji pêşkeftina bataryayên duyemîn lîtium metal vekişiyan, ji bilî çend pargîdaniyan. Ji ber ku pirsgirêkên ewlehiyê nayên çareser kirin, pêşkeftina bataryayên duyemîn lîtium metal bi bingehîn rawestiyaye.

Ji ber bandorên belengaz ên guhertinên cihêreng, lêkolîn li ser bataryayên duyemîn metal lîtium rawestiyaye. Di dawiyê de, lêkolîner çareseriyek radîkal hilbijart: Pîlêkek kursiya zincîr ku tê de pêkhateyek pêvekirî wekî elektrodên erênî û neyînî yên pîlê duyemîn metala lîtiumê tevdigere.

Di salên 1980-an de, Goodnow li Zanîngeha Oxford a Keyaniya Yekbûyî li ser avahiya oksîdê kobalt a lîtiumê û materyalên katodê oksîdê lîtium nîkel lêkolîn kir. Di dawiyê de, lêkolîneran fêm kir ku ji nîvê zêdetir lîtium bi rengek vegerî ji materyalê katodê hate derxistin. Ev encam di dawiyê de bû sedema jidayikbûna The.

Di sala 1991-an de, SONY yekem batarya lîtiumê ya bazirganî (grafît anode, pêkhateya lîtiumê katodê, xwêya lîtiumê ya şil a elektrodê ya ku di nav tîrêjê organîk de hatî hilweşandin) dest pê kir. Ji ber taybetmendiyên dendika enerjiyê ya bilind û formulasyonên cihêreng ên ku dikarin li hawîrdorên karanîna cihêreng biguncînin, bataryayên lîtiumê hatine bazirganîkirin û bi berfirehî li sûkê hatine bikar anîn.