Proces rozwoju akumulatorów litowo-jonowych

W 1970 roku MS Whittingham firmy Exxon wyprodukował pierwszą baterię litową, używając siarczku tytanu jako materiału elektrody dodatniej i metalicznego litu jako materiału elektrody ujemnej. Materiał elektrody dodatniej baterii litowej to dwutlenek manganu lub chlorek sulfotlenku, a elektroda ujemna to lit. Po zakończeniu montażu baterii, bateria jest pod napięciem i nie wymaga ładowania. Baterie litowo-jonowe to rozwój baterii litowych. Na przykład baterie guzikowe używane w przeszłości w aparatach fotograficznych były bateriami litowymi. Ten typ akumulatora można również ładować, ale jego wydajność cykliczna jest słaba. Podczas cyklu ładowania i rozładowywania kryształy litu łatwo tworzą się, powodując wewnętrzne zwarcia w akumulatorze. Dlatego ładowanie tego typu baterii jest generalnie zabronione.
W 1982 roku RR Agarwal i JR Selman z Illinois Institute of Technology odkryli, że jony litu mają właściwość osadzania się w graficie, co jest procesem szybkim i odwracalnym. Jednocześnie wiele uwagi poświęcono zagrożeniom bezpieczeństwa związanym z bateriami litowymi wykonanymi z metalicznego litu, więc ludzie próbowali wykorzystać właściwości jonów litu osadzonych w graficie do produkcji akumulatorów. Pierwsza dostępna grafitowa elektroda litowo-jonowa została pomyślnie opracowana przez Bell Laboratories.
W 1983 roku M. Thackeray, J. Goodenough i inni odkryli, że spinel manganowy jest doskonałym materiałem katodowym o niskiej cenie, stabilności i doskonałej przewodności oraz przewodnictwie litu. Jego temperatura rozkładu jest wysoka, a odporność na utlenianie znacznie niższa niż w przypadku tlenku kobaltu litu. Nawet w przypadku zwarcia lub przeładowania może uniknąć niebezpieczeństwa spalenia i wybuchu.
W 1989 roku A. Manthiram i J. Goodenough odkryli, że użycie elektrody dodatniej z anionami polimerowymi generowałoby wyższe napięcia.
W 1992 roku firma Sony Corporation z Japonii wynalazła baterię litowo-jonową z materiałem węglowym jako elektrodą ujemną i związkami zawierającymi lit jako elektrodą dodatnią. Podczas procesu ładowania i rozładowywania nie ma metalicznego litu, tylko jony litu, które są akumulatorem litowo-jonowym. Następnie baterie litowo-jonowe zrewolucjonizowały elektronikę użytkową. Ten typ baterii, wykorzystujący tlenek kobaltu litu jako materiał elektrody dodatniej, jest głównym źródłem zasilania przenośnych urządzeń elektronicznych.
W 1996 roku Padhi i Goodenough odkryli, że fosforany o strukturze oliwinu, takie jak fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4), są bezpieczniejsze niż tradycyjne materiały katodowe, szczególnie pod względem odporności na wysoką temperaturę i odporność na przeładowanie, znacznie przewyższające tradycyjne materiały akumulatorów litowo-jonowych.
Patrząc na historię rozwoju akumulatorów, można zauważyć, że istnieją trzy cechy charakterystyczne obecnego światowego rozwoju przemysłu akumulatorowego. Po pierwsze, szybki rozwój ekologicznych i przyjaznych dla środowiska akumulatorów, w tym akumulatorów litowo-jonowych, akumulatorów wodorowo-niklowych itp.; Drugi to konwersja baterii pierwotnych na baterie, co jest zgodne ze strategiami zrównoważonego rozwoju; Po trzecie, baterie rozwijają się dalej w kierunku małych, lekkich i cienkich wymiarów. Wśród dostępnych na rynku akumulatorów, akumulatory litowo-jonowe mają najwyższą energię właściwą, zwłaszcza polimerowe akumulatory litowo-jonowe, które mogą osiągnąć cienkość w akumulatorach. Ponieważ akumulatory litowo-jonowe mają wysoką energię objętościową i masową, są ładowalne i wolne od zanieczyszczeń oraz posiadają trzy główne cechy obecnego rozwoju przemysłu akumulatorowego, odnotowały szybki wzrost w krajach rozwiniętych. Rozwój rynków telekomunikacyjnych i informacyjnych, zwłaszcza telefonów komórkowych i laptopów