Lityum-ion batareýasy ýa-da Li-ion batareýasy (gysgaldylan LIB) zarýad berilýän batareýanyň bir görnüşidir.Lityum-ion batareýalary köplenç göçme elektronika we elektrik ulaglary üçin ulanylýar we harby we howa giňişliginde meşhurlyk gazandy.Li-ion akkumulýatorynyň prototipi, Akira Yoshoşino tarapyndan 1985-nji ýyllarda Jon Gudenofyň, M. Stenli Wittingemiň, Raçid azamazaminiň we Koçi Mizuşimanyň 1970-nji ýyllardan 1980-nji ýyllaryna çenli geçirilen gözleglerine esaslanyp, soňra bolsa täjirçilik Li-ion batareýasy döredildi. 1991-nji ýylda Yoshoşio Nişiniň ýolbaşçylygyndaky “Sony” we “Asahi Kasei” topary.

Batareýalarda litiý ionlary otrisatel elektroddan elektrolitiň üsti bilen polo positiveitel elektroda geçýär we zarýad berlende yza gaýdýar.Li-ion batareýalary polo positiveitel elektrodda material we adatça otrisatel elektrodda grafit hökmünde biri-birine bagly litiý birleşmesini ulanýarlar.Batareýalaryň ýokary energiýa dykyzlygy, ýadyň täsiri ýok (LFP öýjüklerinden başga) we öz-özüni pes goýbermegi.Şeýle-de bolsa, ýangyjy elektrolitleri öz içine alýanlygy sebäpli howpsuzlyga howp bolup biler, zeper ýeten ýa-da nädogry zarýad berilse partlamalara we ýangynlara sebäp bolup biler.Samsung litiý-ion ýangyndan soň “Galaxy Note 7” telefonlaryny yzyna çagyrmaga mejbur boldy we Boeing 787 kysymly batareýalar bilen baglanyşykly birnäçe waka boldy.

Himiýa, öndürijilik, çykdajy we howpsuzlyk aýratynlyklary LIB görnüşleri boýunça üýtgeýär.El bilen dolandyrylýan elektronika, esasan, ýokary energiýa dykyzlygyny hödürleýän, ýöne zeper ýeten mahaly howpsuzlyk töwekgelçiligini döredýän katod materialy hökmünde litiý kobalt oksidi (LiCoO2) bilen litiý polimer batareýalaryny (elektrolit ýaly polimer jel bilen) ulanýar.Lityum demir fosfat (LiFePO4), litiý marganes oksidi (LiMn2O4, Li2MnO3 ýa-da LMO) we litiý nikel marganes kobalt oksidi (LiNiMnCoO2 ýa-da NMC) has az energiýa dykyzlygyny hödürleýär, ýöne ömri uzak we ot ýa-da partlama ähtimallygy az.Şeýle batareýalar elektrik gurallary, lukmançylyk enjamlary we beýleki rollarda giňden ulanylýar.NMC we olardan emele gelenler elektrik ulaglarynda giňden ulanylýar.

Lityum-ion batareýalary üçin gözleg meýdançalary ömrüň uzaldylmagyny, energiýanyň dykyzlygyny ýokarlandyrmagy, howpsuzlygy ýokarlandyrmagy, çykdajylary azaltmagy we zarýad beriş tizligini ýokarlandyrmagy öz içine alýar.Adaty elektrolitde ulanylýan organiki erginleriň ýangyjylygyna we üýtgemegine esaslanýan howpsuzlygy ýokarlandyrmagyň ýoly hökmünde ýangyjy däl elektrolitleriň üstünde gözleg alnyp barylýar.Strategiýalara suwly litiý-ion batareýalary, keramiki gaty elektrolitler, polimer elektrolitler, ion suwuklyklary we agyr ftorly ulgamlar girýär.

Öýjük bilen batareýa

Öýjük elektrodlary, bölüjini we elektrolitleri öz içine alýan esasy elektrokimiki birlikdir.

Batareýa ýa-da batareýa toplumy, ýaşaýyş jaýy, elektrik birikmeleri we gözegçilik we goramak üçin elektronika bilen öýjükleriň ýa-da öýjükli gurnamalaryň ýygyndysydyr.

Anod we katod elektrodlary
Gaýtadan zarýad berilýän öýjükler üçin anod (ýa-da otrisatel elektrod) termini, akym siklinde okislenme bolup geçýän elektrody aňladýar;beýleki elektrod katoddyr (ýa-da polo positiveitel elektrod).Zarýad beriş siklinde polo positiveitel elektrod anoda, negatiw elektrod bolsa katoda öwrülýär.Lityum-ion öýjükleriniň köpüsi üçin litiý-oksid elektrody polo positiveitel elektroddyr;titanat litiý-ion öýjükleri (LTO) üçin litiý-oksid elektrody otrisatel elektroddyr.

Taryh

Maglumat

Varta litiý-ion batareýasy, Muzeý awtoulag duralgasy, Altlussheim, Germaniýa
Litiý batareýalary Iňlis himigi we himiýa ugrundaky Nobel baýragynyň bilelikde eýesi M. Stenli Wittingem, häzirki wagtda Binghamton uniwersitetinde, 1970-nji ýyllarda Exxon-da işleýärkä teklip edildi.Wittingem titanium (IV) sulfidi we litiý metalyny elektrodlar hökmünde ulandy.Şeýle-de bolsa, bu zarýad berilýän litiý batareýasyny hiç wagt amaly edip bolmaz.Titan disulfid gaty gowy saýlanokdy, sebäbi doly möhürlenen şertlerde sintez edilmeli, şeýle hem gaty gymmat (1970-nji ýyllarda titanium disulfid çig malynyň kilogramy üçin $ 1000).Howa sezewar bolanda, titanium disulfid ýakymsyz ysy bolan we haýwanlaryň köpüsine zäherli wodorod sulfid birleşmelerini emele getirýär.Şol we beýleki sebäplere görä, Exxon Whittinghamyň litiý-titanium disulfid batareýasynyň ösüşini bes etdi. [28]Metal litiý elektrodlary bolan batareýalar, ýanýan wodorod gazyny çykaryp, litiý metalyň suw bilen reaksiýasy sebäpli howpsuzlyk meselelerini görkezdi.Netijede, gözlegler litiý ionlarynyň kabul edilmegine we goýberilmegine ukyply metal litiniň ýerine diňe litiý birleşmeleriniň bar bolan batareýalaryny işläp düzmek üçin geçirildi.

Grafitde tersine interkasiýa we katod oksidlerine interkalasiýa 1974–76-njy ýyllarda JO Besenhard tarapyndan TU Mýunhende tapyldy.Besenhard litiý öýjüklerinde ulanylmagyny teklip etdi.Elektrolitleriň bölünmegi we grafitde çözüjiniň birleşmegi batareýanyň ömri üçin irki kemçiliklerdi.

Ösüş

1973 - Adam Heller, oturdylan lukmançylyk enjamlarynda we 20 ýyldan köp saklanyş möhleti, ýokary energiýa dykyzlygy we / ýa-da aşa iş temperaturasyna çydamlylyk zerur bolan litiý tionil hlorid batareýasyny teklip etdi.
1977 - Samar Basu Pensilwaniýa uniwersitetinde grafitde litiýiň elektrohimiki arabaglanyşygyny görkezdi.Bu, litiý metal elektrod akkumulýatoryna alternatiwany üpjün etmek üçin Bell Labs-da (LiC6) işleýän litiý interkal grafit elektrodynyň ösmegine sebäp boldy.
1979 - Aýry-aýry toparlarda işlemek, Ned A. Godşall we başg. We gysga wagtyň içinde Jon B.Gudenof (Oksford uniwersiteti) we Koçi Mizuşima (Tokio uniwersiteti) litiý ulanyp, 4 V diapazonda naprýatageeniýeli zarýad berilýän litiý öýjügini görkezdiler. polo positiveitel elektrod hökmünde kobalt dioksid (LiCoO2) we negatiw elektrod ýaly litiý metal.Bu täzelik irki täjirçilik litiý batareýalaryna mümkinçilik berýän polo positiveitel elektrod materialyny üpjün etdi.LiCoO2, litiý ionlarynyň donory hökmünde çykyş edýän durnukly polo positiveitel elektrod materialy, bu litiý metaldan başga negatiw elektrod materialy bilen ulanylyp bilner.Durnukly we aňsat işleýän negatiw elektrod materiallaryny ulanmaga mümkinçilik bermek bilen, LiCoO2 täze zarýad berilýän batareýa ulgamlaryny döretdi.Godshall we ş.m.mundan başga-da LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8 we LiFe5O4 (we soňra litiý-mis-oksid we litiý-nikel-oksid katod materiallary) ýaly üç taraplaýyn birleşýän litiý-geçiş metal-oksidleriniň meňzeş bahasyny kesgitledi.
1980 - Raçid azazami grafitde litiniň tersine elektrohimiki interkalýasiýasyny görkezdi we litiý grafit elektrodyny (anody) oýlap tapdy.Şol wagt bar bolan organiki elektrolitler grafit negatiw elektrod bilen zarýad berlende çüýrär.Yazami, litiýiň elektrokimiki mehanizm arkaly grafitde tersine biri-birine bagly bolup biljekdigini görkezmek üçin gaty elektrolit ulandy.2011-nji ýyldan başlap, Yazaminiň grafit elektrody täjirçilik litiý-ion batareýalarynda iň köp ulanylýan elektrod boldy.
Negativearamaz elektrodyň gözbaşlary Tokio Yamabe tarapyndan, soňra bolsa 1980-nji ýyllaryň başynda Şjzukuni ataata tarapyndan açylan PAS-da (poliasenik ýarymgeçiriji material) bar.Bu tehnologiýanyň tohumy, professor Hideki Şirakawa we onuň topary tarapyndan geçiriji polimerleriň tapylmagydy we Alan MakDiarmid we Alan J. Heeger we başgalar tarapyndan işlenip düzülen poliasetilen litiý ion batareýasyndan başlanandygyny hem görmek bolýar.
1982 - Godşall we başgalar.Godşallyň Stenford uniwersitetiniň ylymlaryň kandidaty bolan LiCoO2-ni litiý batareýalarynda katod hökmünde ulanandygy üçin ABŞ-nyň patenti 4,340,652 bilen sylaglandy.dissertasiýa we 1979-njy ýyldaky neşirler.
1983 - Maýkl M. Takeraý, Piter Brýus, William Deýwid we Jon Gudenough litiý-ion batareýalary üçin täjirçilik taýdan zarýadlanan katod materialy hökmünde marganes şpilini döretdiler.
1985 - Akira Yoshoşino, bir elektrod hökmünde litiý ionlaryny, beýlekisi ýaly litiý kobalt oksidini (LiCoO2) goýup bolýan uglerodly materialdan peýdalanyp, prototip öýjügini ýygnady.Bu howpsuzlygy düýpgöter ýokarlandyrdy.LiCoO2 senagat derejesinde önümçilige mümkinçilik berdi we täjirçilik litiý-ion batareýasyna mümkinçilik berdi.
1989 - Arumugam Manthiram we Jon B. Goodenough katodlaryň polýanion synpyny tapdylar.Polýanionlary öz içine alýan polo positiveitel elektrodlaryň, meselem, sulfatlaryň, polýanionyň induktiw täsiri sebäpli oksidlerden has ýokary wolt öndürýändigini görkezdiler.Bu polýanion synpynda litiý demir fosfat ýaly materiallar bar.

<dowam etmek ...>