فرآیند توسعه باتری های لیتیوم یون

در سال 1970، MS Whittingham شرکت Exxon اولین باتری لیتیومی را با استفاده از سولفید تیتانیوم به عنوان ماده الکترود مثبت و فلز لیتیوم به عنوان ماده الکترود منفی ساخت. ماده الکترود مثبت باتری لیتیومی دی اکسید منگنز یا سولفوکسید کلرید و الکترود منفی لیتیوم است. پس از اتمام مونتاژ باتری، باتری دارای ولتاژ است و نیازی به شارژ ندارد. باتری های لیتیوم یونی توسعه باتری های لیتیومی هستند. به عنوان مثال، باتری های نوع دکمه ای که در گذشته در دوربین ها استفاده می شد، باتری های لیتیومی بودند. این نوع باتری نیز قابل شارژ است، اما عملکرد دوچرخه‌سواری آن ضعیف است. در طول چرخه شارژ و دشارژ، کریستال های لیتیوم به راحتی تشکیل می شوند و باعث ایجاد اتصال کوتاه داخلی در باتری می شوند. بنابراین، شارژ برای این نوع باتری ها به طور کلی ممنوع است.
در سال 1982، RR Agarwal و JR Selman از موسسه فناوری ایلینویز کشف کردند که یون های لیتیوم دارای ویژگی جاسازی در گرافیت هستند، فرآیندی که سریع و برگشت پذیر است. در عین حال، خطرات ایمنی باتری های لیتیومی ساخته شده از لیتیوم فلزی توجه زیادی را به خود جلب کرده است، بنابراین مردم سعی کرده اند از ویژگی های یون های لیتیوم تعبیه شده در گرافیت برای ساخت باتری های قابل شارژ استفاده کنند. اولین الکترود گرافیتی لیتیوم یونی موجود با موفقیت توسط آزمایشگاه بل ساخته شد.
در سال 1983، M. Thackeray، J. Goodenough و دیگران کشف کردند که اسپینل منگنز یک ماده کاتدی عالی با قیمت پایین، پایداری و رسانایی عالی و رسانایی لیتیوم است. دمای تجزیه آن بالا و مقاومت اکسیداسیون آن بسیار کمتر از اکسید لیتیوم کبالت است. حتی در صورت اتصال کوتاه یا شارژ بیش از حد، می تواند از خطر احتراق و انفجار جلوگیری کند.
در سال 1989، A. Manthiram و J. Goodenough کشف کردند که استفاده از یک الکترود مثبت با آنیون های پلیمری ولتاژهای بالاتری تولید می کند.
در سال 1992، شرکت سونی ژاپن یک باتری لیتیوم یونی با مواد کربن به عنوان الکترود منفی و ترکیبات حاوی لیتیوم به عنوان الکترود مثبت اختراع کرد. در طول فرآیند شارژ و دشارژ، لیتیوم فلزی وجود ندارد، فقط یون های لیتیوم، که باتری لیتیوم یونی است، وجود ندارد. متعاقباً، باتری‌های لیتیوم یون انقلابی در لوازم الکترونیکی مصرفی ایجاد کردند. این نوع باتری با استفاده از اکسید کبالت لیتیوم به عنوان ماده الکترود مثبت، منبع اصلی انرژی برای دستگاه های الکترونیکی قابل حمل است.
در سال 1996، Padhi و Goodenough کشف کردند که فسفات های دارای ساختار الیوین، مانند فسفات آهن لیتیوم (LiFePO4)، ایمن تر از مواد کاتدی سنتی هستند، به ویژه از نظر مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر شارژ بیش از حد، که بسیار از مواد سنتی باتری لیتیوم یونی پیشی می گیرند.
با نگاهی به تاریخچه توسعه باتری، می توان دریافت که سه ویژگی توسعه فعلی صنعت باتری در جهان وجود دارد. اولا، توسعه سریع باتری های سبز و سازگار با محیط زیست، از جمله باتری های لیتیوم یون، باتری های نیکل هیدروژن و غیره. دوم تبدیل باتری های اولیه به باتری است که در راستای استراتژی های توسعه پایدار است. ثالثاً، باتری ها بیشتر به سمت ابعاد کوچک، سبک و نازک در حال توسعه هستند. در میان باتری‌های قابل شارژ تجاری، باتری‌های لیتیوم یون دارای بالاترین انرژی ویژه هستند، به ویژه باتری‌های لیتیوم یون پلیمری که می‌توانند در باتری‌های قابل شارژ نازک شوند. از آنجایی که باتری های لیتیوم یون دارای انرژی حجمی و جرمی بالایی هستند، قابل شارژ و بدون آلودگی هستند و دارای سه ویژگی اصلی توسعه صنعت باتری فعلی هستند، در کشورهای توسعه یافته رشد سریعی داشته اند. توسعه بازارهای مخابراتی و اطلاعاتی به ویژه تلفن همراه و لپ تاپ