Pîlê lîtium-îon an jî bataryaya Li-ion (bi kurteya LIB) celebek bataryaya vejêbar e.Pîlên lîtium-ion bi gelemperî ji bo elektronîk û wesayîtên elektrîkê yên portable têne bikar anîn û ji bo serîlêdanên leşkerî û hewayê populerbûna xwe zêde dikin.Di salên 1970-1980-an de li ser bingeha lêkolînên berê yên John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami û Koichi Mizushima, ji hêla Akira Yoshino ve di sala 1985-an de prototîpek bataryayek Li-ion hate pêşve xistin, û dûv re jî pîlê Li-ion a bazirganî ji hêla a. Tîma Sony û Asahi Kasei bi serokatiya Yoshio Nishi di sala 1991 de. Di sala 2019 de, Xelata Nobelê ya Kîmyayê ji Yoshino, Goodenough, û Whittingham re "ji bo pêşvebirina bataryayên lîtium ion" hate dayîn.

Di bataryayê de, îyonên lîtiumê ji elektroda neyînî bi elektrolîtekê berbi elektroda erênî di dema dakêşanê de diçin, û dema barkirinê vedigerin.Pîlên Li-ion wekî materyalek li elektroda erênî û bi gelemperî grafît li elektroda neyînî wekî materyalek lîtiumê ya tevlihev bikar tînin.Pîl xwedan tîrêjek enerjiyê ya bilind, bandorek bîranînê tune (ji bilî hucreyên LFP) û xwe-vekêşana kêm.Lêbelê ew dikarin xeterek ewlehiyê bin ji ber ku ew elektrolîtên şewatbar dihewîne, û heke zirar bibe an xelet were barkirin dikare bibe sedema teqîn û agir.Samsung ji ber şewatên lîtium-ion neçar ma ku destanên Galaxy Note 7 bi bîr bîne, û gelek bûyer li ser bataryayên Boeing 787-an hene.

Kîmya, performans, lêçûn û taybetmendiyên ewlehiyê di nav cûreyên LIB-ê de cûda dibin.Elektronîkên destan bi piranî bataryayên polîmera lîtiumê (bi gelek polîmer wekî elektrolît) digel oksîdê kobalt lîtium (LiCoO2) wekî materyalê katodê bikar tînin, ku zencîreya enerjiyê ya bilind pêşkêşî dike, lê xetereyên ewlehiyê peyda dike, nemaze dema ku zirarê bibîne.Lithium hesin fosfat (LiFePO4), oksîtê manganese lîtium (LiMn2O4, Li2MnO3, an LMO), û oksîdê kobalt manganese lîtium nîkel (LiNiMnCoO2 an NMC) tîrêjiya enerjiyê kêmtir peyda dikin lê jiyana dirêjtir û kêm îhtîmala agir an teqînê peyda dikin.Batteriesên weha bi berfirehî ji bo amûrên elektrîkê, alavên bijîjkî, û rolên din têne bikar anîn.NMC û jêderkên wê bi berfirehî di wesayîtên elektrîkê de têne bikar anîn.

Qadên lêkolînê yên ji bo bataryayên lîtium-ion di nav yên din de dirêjkirina jîyanê, zêdekirina dendika enerjiyê, baştirkirina ewlehiyê, kêmkirina lêçûn, û zêdekirina leza barkirinê, di nav yên din de ne.Lêkolîn di warê elektrolîtên ne-şewitbar de wekî rêyek ji bo zêdekirina ewlehiyê li ser bingeha şewatî û bêhêziya halên organîk ên ku di elektrolîta tîpîk de têne bikar anîn de têne kirin.Di nav stratejiyan de bataryayên lîtium-ion avî, elektrolîtên hişk ên seramîk, elektrolîtên polîmer, şilavên îyonî, û pergalên bi giranî florînkirî hene.

Pîl li dijî hucreyê

Xane yekîneyek elektrokîmyayî ya bingehîn e ku elektrod, veqetandî û elektrolît dihewîne.

Pîl an pakêtek pîlê komek hucre an meclîsên hucreyê ye, bi xanî, girêdanên elektrîkê, û dibe ku elektronîk ji bo kontrol û parastinê hene.

Elektrodên anod û katod
Ji bo şaneyên vejêbar, têgîna anodê (an elektroda neyînî) elektrodê ku oksîdasyon di dema çerxa dakêşanê de pêk tê destnîşan dike;elektroda din katod (an elektroda erênî) ye.Di dema çerxa barkirinê de, elektroda erênî dibe anod û elektroda neyînî dibe katod.Ji bo piraniya şaneyên lîtium-ion, elektroda lîtium-oksîdê elektroda erênî ye;ji bo şaneyên lîtium-ion titanate (LTO), elektroda lîtium-oksîdê elektroda neyînî ye.

Dîrok

Paşî

Battery Varta lithium-ion, Muzexaneya Autovision, Altlussheim, Almanya
Pîlên lîtiumê ji hêla kîmyayê Brîtanî û hev-wergirê xelata Nobelê ya 2019-an ji bo kîmyayê M. Stanley Whittingham, nuha li Zanîngeha Binghamton, dema ku di salên 1970-an de ji Exxon re dixebitî, pêşniyar kirin.Whittingham wekî elektrod sulfîdê tîtanium (IV) û metalê lîtium bikar anî.Lêbelê, ev battera lîtiumê ya guhezbar çu carî nedihat pratîk kirin.Tîtanium dîsulfîdê bijarteyek nebaş bû, ji ber ku pêdivî ye ku ew di bin şert û mercên bi tevahî girtî de were sentez kirin, di heman demê de pir biha ye (~ 1,000 $ serê kîloyê ji bo madeya xav a titanium disulfide di salên 1970-an de).Dema ku li ber hewayê dikeve, titanium disulfide reaksiyonek çêdike û pêkhateyên hîdrojen sulfîd çêdike, ku bîhnek ne xweş heye û ji bo pir heywanan jehr e.Ji ber vê yekê, û sedemên din, Exxon pêşveçûna pîlê lîtium-titanium disulfide ya Whittingham rawestand.[28]Pîlên bi elektrodên lîtiumê yên metalîk pirsgirêkên ewlehiyê pêşkêş kirin, ji ber ku metala lîtium bi avê re reaksiyonê dike, gaza hîdrojenê ya şewitandî derdixe.Di encamê de, lêkolîn ji bo pêşxistina bataryayên ku tê de, li şûna lîtiumê metalîkî, tenê pêkhateyên lîtiumê hene, ketin rê, ku dikarin îyonên lîtiumê qebûl bikin û berdin.

Di navbera grafît û oksîtên katodîk de navberkirina berepaş di navbera 1974-76 de ji hêla JO Besenhard ve li TU Munichê hate dîtin.Besenhard serîlêdana xwe di hucreyên lîtiumê de pêşniyar kir.Hilweşîna elektrolîtê û hev-navbera çareserkerê di nav grafît de kêmasiyên zû yên giran bûn ji bo jiyana bateriyê.

Pêşveçûnî

1973 - Adam Heller pîlê lithium thionyl chloride pêşniyar kir, ku hîn jî di cîhazên bijîjkî yên pêçandî de û di pergalên parastinê de ku ji 20-salî heyamek mezintir, dendika enerjiyê ya bilind, û / an tolerans ji bo germahiyên xebitandinê yên giran hewce ne tê bikar anîn.
1977 - Samar Basu di Zanîngeha Pennsylvania de têkeliya elektrokîmyayî ya lîtiumê di grafît de destnîşan kir.Vê yekê li Bell Labs (LiC6) elektrodek grafît a lîtiumê ya karbidest pêşxist da ku alternatîfek ji pîlê elektroda metala lîtiumê re peyda bike.
1979 - Di komên cûda de dixebitin, Ned A. Godshall et al., û, piştî demek kurt, John B. Goodenough (Zanîngeha Oxford) û Koichi Mizushima (Zanîngeha Tokyo), hucreyek lîtiumê ya guhezbar bi voltaja di rêza 4 V de bi karanîna lîtiumê nîşan dan. dîoksîta kobalt (LiCoO2) wekî elektroda erênî û metala lîtium wekî elektroda neyînî.Vê nûjeniyê materyalê elektrodê erênî peyda kir ku bataryayên lîtiumê yên bazirganî yên destpêkê çalak kir.LiCoO2 materyalek elektrodek erênî ya domdar e ku wekî donorê îyonên lîtiumê tevdigere, ku tê vê wateyê ku ew dikare bi materyalek elektrodek neyînî ji bilî metala lîtiumê were bikar anîn.Bi çalakkirina karanîna materyalên elektrodê negatîf ên domdar û hêsan-hêsan, LiCoO2 pergalên nûjen ên bataryayê yên dakêşbar çalak kir.Godshall et al.bêtir nirxa wekhev a pêkhateyên sêalî yên metal-oksîtên veguhêz ên lîtium wekî spinel LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, û LiFe5O4 (û dûv re jî materyalên katodê lîtium-sifir-oksît û lîtium-nîkel-oksît di 19 de) nas kir.
1980 - Rachid Yazami navbeynkariya elektrokîmyayî ya vegerê ya lîtiumê di grafît de destnîşan kir, û elektroda grafît a lîtium (anodê) îcad kir.Elektrolîtên organîk ên ku di wê demê de peyda dibin dê di dema barkirina elektrodek neyînî ya grafît de hilweşin.Yazami elektrolîtek zexm bikar anî da ku destnîşan bike ku lîtium dikare bi mekanîzmayek elektrokîmyayî ve bi rengek vegerî di grafît de were girêdan.Di sala 2011-an de, elektroda grafîtê ya Yazami di bataryayên lîtium-ionê yên bazirganî de elektroda herî gelemperî bû.
Elektroda neyînî eslê xwe di PAS (materyalên nîvconductorî yên polyacenic) de ye ku ji hêla Tokio Yamabe û paşê ji hêla Shjzukuni Yata ve di destpêka salên 1980-an de hatî vedîtin.Tovê vê teknolojiyê vedîtina polîmerên guhêrbar ji hêla Profesor Hideki Shirakawa û koma wî ve bû, û di heman demê de dikare were dîtin ku ji bataryaya lîtiumê ya polyacetylene ya ku ji hêla Alan MacDiarmid û Alan J. Heeger et al ve hatî pêşve xistin dest pê kiriye.
1982 - Godshall et al.4,340,652 Patenta Dewletên Yekbûyî ji bo karanîna LiCoO2 wekî katod di bataryayên lîtiumê de, li ser bingeha Ph.D ya Zanîngeha Stanfordê ya Godshall hate xelat kirin.teza û weşanên 1979an.
1983 - Michael M. Thackeray, Peter Bruce, William David, û John Goodenough spinelek manganese wekî materyalek katodê ya têkildar a bazirganî ya ji bo bataryayên lîtium-ion pêşve xistin.
1985 - Akira Yoshino şaneyek prototîpek bi karanîna materyalê karbonaceous ku îyonên lîtiumê wekî elektrodek, û oksîda kobalt a lîtiumê (LiCoO2) wekî ya din tê de, berhev kir.Vê yekê ewlehiyek berbiçav çêtir kir.LiCoO2 hilberîna pîvana pîşesaziyê çalak kir û pîlê bazirganî ya lithium-ion çalak kir.
1989 - Arumugam Manthiram û John B. Goodenough çîna polanyonê ya katodê kifş kirin.Wan destnîşan kir ku elektrodên erênî yên ku polanyonan dihewîne, mînakî, sulfat, ji oksîdan voltaja bilindtir çêdikin ji ber bandora înduktîv a polanionê.Di vê çîna polyanionê de materyalên wekî fosfatê hesin lîtium heye.

< dê berdewam bike…>