லித்தியம் பேட்டரிகளின் வளர்ச்சி

பேட்டரி சாதனத்தின் தோற்றம் லைடன் பாட்டிலின் கண்டுபிடிப்புடன் தொடங்கலாம். லைடன் பாட்டில் முதன்முதலில் 1745 இல் டச்சு விஞ்ஞானி பீட்டர் வான் முஷென்ப்ரோக் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. லேடன் ஜார் ஒரு பழமையான மின்தேக்கி சாதனமாகும். இது ஒரு இன்சுலேட்டரால் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு உலோகத் தாள்களால் ஆனது. மேலே உள்ள உலோகக் கம்பியை சேமித்து வைக்கப் பயன்படுகிறது. நீங்கள் கம்பியைத் தொடும்போது உலோகப் பந்து பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​லைடன் பாட்டில் உள் மின் ஆற்றலை வைத்திருக்கலாம் அல்லது அகற்றலாம், அதன் கொள்கை மற்றும் தயாரிப்பு எளிமையானது. ஆர்வமுள்ள எவரும் அதை வீட்டிலேயே உருவாக்கலாம், ஆனால் அதன் எளிய வழிகாட்டி காரணமாக அதன் சுய-வெளியேற்ற நிகழ்வு மிகவும் கடுமையானது. பொதுவாக, அனைத்து மின்சாரமும் சில மணி நேரம் முதல் சில நாட்களில் வெளியேற்றப்படும். இருப்பினும், லைடன் பாட்டிலின் தோற்றம் மின்சாரம் பற்றிய ஆராய்ச்சியில் ஒரு புதிய கட்டத்தைக் குறிக்கிறது.

1790 களில், இத்தாலிய விஞ்ஞானி லூய்கி கால்வானி, தவளை கால்களை இணைக்க துத்தநாகம் மற்றும் செப்பு கம்பிகளைப் பயன்படுத்துவதைக் கண்டுபிடித்தார், மேலும் தவளை கால்கள் இழுக்கும் என்பதைக் கண்டறிந்தார், எனவே அவர் "உயிர் மின்சாரம்" என்ற கருத்தை முன்மொழிந்தார். இந்த கண்டுபிடிப்பு இத்தாலிய விஞ்ஞானி அலெஸாண்ட்ரோவை இழுக்கச் செய்தது. வோல்டாவின் ஆட்சேபனை, தவளையின் கால்களின் இழுப்பு தவளையின் மின்னோட்டத்தை விட உலோகத்தால் உருவாக்கப்பட்ட மின்னோட்டத்திலிருந்து வருகிறது என்று வோல்டா நம்புகிறார். கால்வானியின் கோட்பாட்டை மறுக்க, வோல்டா தனது புகழ்பெற்ற வோல்டா ஸ்டேக்கை முன்மொழிந்தார். வோல்டாயிக் அடுக்கு துத்தநாகம் மற்றும் தாமிரத் தாள்களைக் கொண்டுள்ளது, இடையில் உப்புநீரில் ஊறவைக்கப்பட்ட அட்டைப் பலகை உள்ளது. இது முன்மொழியப்பட்ட இரசாயன பேட்டரியின் முன்மாதிரி ஆகும்.
மின்னழுத்த கலத்தின் மின்முனை எதிர்வினை சமன்பாடு:

நேர்மின்முனை: 2H^++2e^-→H_2

எதிர்மறை மின்முனை: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

1836 ஆம் ஆண்டில், பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி ஜான் ஃபிரடெரிக் டேனியல் பேட்டரியில் காற்று குமிழ்கள் பிரச்சனையைத் தீர்க்க டேனியல் பேட்டரியைக் கண்டுபிடித்தார். டேனியல் பேட்டரி நவீன இரசாயன பேட்டரியின் முதன்மை வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது. இது இரண்டு பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது. நேர்மறை பகுதி செப்பு சல்பேட் கரைசலில் மூழ்கியுள்ளது. தாமிரத்தின் மற்ற பகுதி துத்தநாகம் ஒரு துத்தநாக சல்பேட் கரைசலில் மூழ்கியது. அசல் டேனியல் பேட்டரி ஒரு செப்பு ஜாடியில் செப்பு சல்பேட் கரைசலில் நிரப்பப்பட்டு மையத்தில் பீங்கான் நுண்துளை உருளைக் கொள்கலனைச் செருகியது. இந்த பீங்கான் கொள்கலனில், எதிர்மறை மின்முனையாக ஒரு துத்தநாக கம்பி மற்றும் துத்தநாக சல்பேட் உள்ளது. கரைசலில், பீங்கான் கொள்கலனில் உள்ள சிறிய துளைகள் இரண்டு விசைகளை அயனிகளை மாற்ற அனுமதிக்கின்றன. நவீன டேனியல் பேட்டரிகள் பெரும்பாலும் இந்த விளைவை அடைய உப்பு பாலங்கள் அல்லது அரை ஊடுருவக்கூடிய சவ்வுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. உலர் பேட்டரிகள் அவற்றை மாற்றும் வரை டேனியல் பேட்டரிகள் டெலிகிராப் நெட்வொர்க்கின் ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன.

டேனியல் பேட்டரியின் மின்முனை எதிர்வினை சமன்பாடு:

நேர்மறை மின்முனை: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu

எதிர்மறை மின்முனை: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

இதுவரை, பேட்டரியின் முதன்மை வடிவம் தீர்மானிக்கப்பட்டது, இதில் நேர்மறை மின்முனை, எதிர்மறை மின்முனை மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவை அடங்கும். அத்தகைய அடிப்படையில், அடுத்த 100 ஆண்டுகளில் பேட்டரிகள் விரைவான வளர்ச்சிக்கு உட்பட்டுள்ளன. 1856 ஆம் ஆண்டில் பிரெஞ்சு விஞ்ஞானி காஸ்டன் பிளான்டே லெட்-அமில பேட்டரிகளைக் கண்டுபிடித்தார் உட்பட பல புதிய பேட்டரி அமைப்புகள் தோன்றியுள்ளன. ஈய-அமில பேட்டரிகள் அதன் பெரிய வெளியீட்டு மின்னோட்டம் மற்றும் குறைந்த விலை பரவலான கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது, எனவே இது ஆரம்பகால மின்சாரம் போன்ற பல மொபைல் சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்பட்டது. வாகனங்கள். இது பெரும்பாலும் சில மருத்துவமனைகள் மற்றும் அடிப்படை நிலையங்களுக்கு காப்புப் பிரதி மின்சார விநியோகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. லீட்-அமில பேட்டரிகள் முக்கியமாக ஈயம், ஈய டை ஆக்சைடு மற்றும் கந்தக அமிலக் கரைசல் ஆகியவற்றால் ஆனது, மேலும் அவற்றின் மின்னழுத்தம் சுமார் 2V ஐ எட்டும். நவீன காலத்திலும் கூட, ஈய-அமில பேட்டரிகள் அவற்றின் முதிர்ந்த தொழில்நுட்பம், குறைந்த விலை மற்றும் பாதுகாப்பான நீர் சார்ந்த அமைப்புகள் காரணமாக அகற்றப்படவில்லை.

ஈய-அமில பேட்டரியின் மின்முனை எதிர்வினை சமன்பாடு:

Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O

எதிர்மறை மின்முனை: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-

1899 ஆம் ஆண்டில் ஸ்வீடிஷ் விஞ்ஞானி வால்டெமர் ஜங்னர் கண்டுபிடித்த நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரி, ஈய-அமில பேட்டரிகளை விட அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியின் காரணமாக, ஆரம்பகால வாக்மேன் போன்ற சிறிய மொபைல் மின்னணு சாதனங்களில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஈய-அமில பேட்டரிகளைப் போன்றது. நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகளும் 1990களில் இருந்து பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் அவற்றின் நச்சுத்தன்மை ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் பேட்டரியே ஒரு குறிப்பிட்ட நினைவக விளைவைக் கொண்டுள்ளது. இதனால்தான், ரீசார்ஜ் செய்வதற்கு முன், பேட்டரி முழுவதுமாக டிஸ்சார்ஜ் செய்யப்பட வேண்டும் என்றும், கழிவு பேட்டரிகள் நிலத்தை மாசுபடுத்தும் என்றும், சில பெரியவர்கள் கூறுவதை அடிக்கடி கேட்கிறோம். (தற்போதைய பேட்டரிகள் கூட அதிக நச்சுத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் எல்லா இடங்களிலும் தூக்கி எறியப்படக்கூடாது என்பதை நினைவில் கொள்க, ஆனால் தற்போதைய லித்தியம் பேட்டரிகள் நினைவக பலன்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை, மேலும் அதிக டிஸ்சார்ஜ் பேட்டரி ஆயுளுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும்.) நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகள் சுற்றுச்சூழலுக்கு அதிக தீங்கு விளைவிக்கின்றன. உள் எதிர்ப்பானது வெப்பநிலையுடன் மாறும், இது சார்ஜ் செய்யும் போது அதிகப்படியான மின்னோட்டத்தால் சேதத்தை ஏற்படுத்தலாம். நிக்கல்-ஹைட்ரஜன் பேட்டரிகள் 2005 ஆம் ஆண்டில் படிப்படியாக நீக்கப்பட்டன. இதுவரை, நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரிகள் சந்தையில் அரிதாகவே காணப்படுகின்றன.

நிக்கல்-காட்மியம் பேட்டரியின் மின்முனை எதிர்வினை சமன்பாடு:

Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2

எதிர்மறை மின்முனை: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-

லித்தியம் உலோக பேட்டரி நிலை

1960 களில், மக்கள் இறுதியாக அதிகாரப்பூர்வமாக லித்தியம் பேட்டரிகளின் சகாப்தத்தில் நுழைந்தனர்.

லித்தியம் உலோகம் 1817 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, மேலும் லித்தியம் உலோகத்தின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் இயல்பாகவே பேட்டரிகளுக்கான பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன என்பதை மக்கள் விரைவில் உணர்ந்தனர். இது குறைந்த அடர்த்தி (0.534g 〖cm〗^(-3)), பெரிய திறன் (3860mAh g^(-1) வரை தத்துவார்த்தம்), மற்றும் அதன் குறைந்த திறன் (-3.04V நிலையான ஹைட்ரஜன் மின்முனையுடன் ஒப்பிடும்போது) உள்ளது. இவை கிட்டத்தட்ட மக்களுக்கு நான் சிறந்த பேட்டரியின் எதிர்மறை மின்முனைப் பொருள் என்று கூறுகின்றன. இருப்பினும், லித்தியம் உலோகமே பெரும் சிக்கல்களைக் கொண்டுள்ளது. இது மிகவும் சுறுசுறுப்பாக உள்ளது, தண்ணீருடன் வன்முறையாக செயல்படுகிறது, மேலும் இயக்க சூழலில் அதிக தேவைகள் உள்ளன. இதனால், நீண்ட காலமாக மக்கள் ஆதரவற்ற நிலையில் இருந்தனர்.

1913 இல், லூயிஸ் மற்றும் கீஸ் ஆகியோர் லித்தியம் உலோக மின்முனையின் திறனை அளந்தனர். எலக்ட்ரோலைட்டாக ப்ரோபிலமைன் கரைசலில் லித்தியம் அயோடைடுடன் பேட்டரி சோதனை நடத்தப்பட்டது, ஆனால் அது தோல்வியடைந்தது.

1958 ஆம் ஆண்டில், வில்லியம் சிட்னி ஹாரிஸ் தனது முனைவர் பட்ட ஆய்வறிக்கையில் லித்தியம் உலோகத்தை வெவ்வேறு கரிம எஸ்டர் கரைசல்களில் வைத்து, தொடர்ச்சியான செயலற்ற அடுக்குகள் (பெர்குளோரிக் அமிலத்தில் உள்ள லித்தியம் உலோகம் உட்பட) உருவாவதைக் கவனித்தார். லித்தியம் LiClO_4

ப்ரோப்பிலீன் கார்பனேட்டின் பிசி கரைசலில் உள்ள நிகழ்வு, மற்றும் இந்த தீர்வு எதிர்காலத்தில் லித்தியம் பேட்டரிகளில் ஒரு முக்கிய எலக்ட்ரோலைட் அமைப்பாகும்), மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட அயன் பரிமாற்ற நிகழ்வு கவனிக்கப்பட்டது, எனவே சில ஆரம்ப எலக்ட்ரோடெபோசிஷன் சோதனைகள் இதன் அடிப்படையில் செய்யப்பட்டுள்ளன. இந்த சோதனைகள் அதிகாரப்பூர்வமாக லித்தியம் பேட்டரிகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்தன.

1965 ஆம் ஆண்டில், லித்தியம் பெர்குளோரேட் பிசி கரைசல்களில் Li||Cu பேட்டரிகளின் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் நிகழ்வுகள் குறித்து நாசா ஒரு ஆழமான ஆய்வை நடத்தியது. LiBF_4, LiI, LiAl〖Cl〗_4, LiCl இன் பகுப்பாய்வு உட்பட பிற எலக்ட்ரோலைட் அமைப்புகள், இந்த ஆராய்ச்சி கரிம எலக்ட்ரோலைட் அமைப்புகளில் பெரும் ஆர்வத்தைத் தூண்டியுள்ளது.

1969 ஆம் ஆண்டில், லித்தியம், சோடியம் மற்றும் பொட்டாசியம் உலோகங்களைப் பயன்படுத்தி கரிம கரைசல் பேட்டரிகளை வணிகமயமாக்க யாரோ ஒருவர் முயற்சி செய்யத் தொடங்கியதாக ஒரு காப்புரிமை காட்டியது.

1970 இல், ஜப்பானின் பானாசோனிக் கார்ப்பரேஷன் Li‖CF_x ┤ பேட்டரியைக் கண்டுபிடித்தது, இதில் x விகிதம் பொதுவாக 0.5-1 ஆகும். CF_x என்பது ஒரு ஃப்ளோரோகார்பன். ஃவுளூரின் வாயு மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது என்றாலும், ஃப்ளோரோகார்பன் ஒரு வெள்ளை-நச்சு அல்லாத தூள் ஆகும். Li‖CF_x ┤ பேட்டரியின் தோற்றம் முதல் உண்மையான வணிக லித்தியம் பேட்டரி என்று கூறலாம். Li‖CF_x ┤ பேட்டரி ஒரு முதன்மை பேட்டரி. இருப்பினும், அதன் திறன் மிகப்பெரியது, தத்துவார்த்த திறன் 865mAh 〖Kg〗^(-1), மற்றும் அதன் வெளியேற்ற மின்னழுத்தம் நீண்ட தூரத்தில் மிகவும் நிலையானது. எனவே, சக்தி நிலையானது மற்றும் சுய-வெளியேற்ற நிகழ்வு சிறியது. ஆனால் இது மோசமான விகித செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் கட்டணம் வசூலிக்க முடியாது. எனவே, இது பொதுவாக மாங்கனீசு டை ஆக்சைடுடன் இணைந்து Li‖CF_x ┤-MnO_2 பேட்டரிகளை உருவாக்குகிறது, அவை சில சிறிய சென்சார்கள், கடிகாரங்கள் போன்றவற்றுக்கு உள் பேட்டரிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் அவை அகற்றப்படவில்லை.

நேர்மறை மின்முனை: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF

எதிர்மறை மின்முனை: Li→〖Li〗^++e^-

1975 ஆம் ஆண்டில், ஜப்பானின் சான்யோ கார்ப்பரேஷன் Li‖MnO_2 ┤ பேட்டரியைக் கண்டுபிடித்தது, முதலில் ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய சோலார் கால்குலேட்டர்களில் பயன்படுத்தப்பட்டது. இது முதல் ரிச்சார்ஜபிள் லித்தியம் பேட்டரியாகக் கருதப்படலாம். அந்த நேரத்தில் இந்த தயாரிப்பு ஜப்பானில் பெரும் வெற்றியைப் பெற்றிருந்தாலும், மக்கள் அத்தகைய பொருளைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலைக் கொண்டிருக்கவில்லை மற்றும் அதன் லித்தியம் மற்றும் மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு தெரியாது. எதிர்வினைக்கு பின்னால் என்ன காரணம் இருக்கிறது?

ஏறக்குறைய அதே நேரத்தில், அமெரிக்கர்கள் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய பேட்டரியைத் தேடிக்கொண்டிருந்தனர், அதை நாங்கள் இப்போது இரண்டாம் நிலை பேட்டரி என்று அழைக்கிறோம்.

1972 ஆம் ஆண்டில், MBAmand (சில விஞ்ஞானிகளின் பெயர்கள் ஆரம்பத்தில் மொழிபெயர்க்கப்படவில்லை) ஒரு மாநாட்டுத் தாளில் M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (இங்கு M என்பது ஒரு கார உலோகம்) மற்றும் பிரஷ்ய நீல அமைப்பைக் கொண்ட பிற பொருட்களில் முன்மொழியப்பட்டது. , மற்றும் அதன் அயன் இடைக்கணிப்பு நிகழ்வைப் படித்தார். 1973 இல், ஜே. பிராட்ஹெட் மற்றும் பெல் லேப்ஸின் மற்றவர்கள் உலோக டைகால்கோஜெனைடுகளில் சல்பர் மற்றும் அயோடின் அணுக்களின் இடைக்கணிப்பு நிகழ்வை ஆய்வு செய்தனர். லித்தியம் மின்கலங்களின் படிப்படியான முன்னேற்றத்திற்கு அயன் இடைக்கணிப்பு நிகழ்வு பற்றிய இந்த ஆரம்ப ஆய்வுகள் மிக முக்கியமான உந்து சக்தியாகும். இந்த ஆய்வுகள் காரணமாக, பின்னர் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சாத்தியமாகின்றன என்பதற்கான அசல் ஆராய்ச்சி துல்லியமானது.

1975 ஆம் ஆண்டில், எக்ஸானின் மார்ட்டின் பி. டைன்ஸ் (எக்ஸான் மொபிலின் முன்னோடி) தொடர்ச்சியான டிரான்சிஷன் மெட்டல் டைகால்கோஜெனைடுகள் மற்றும் அல்காலி உலோகங்கள் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான பூர்வாங்க கணக்கீடுகள் மற்றும் சோதனைகளை நடத்தினார். Li‖TiS_2 ┤ குளத்தில். 1977 இல், எக்ஸூன் Li-Al‖TiS_2┤ அடிப்படையிலான பேட்டரியை வணிகமயமாக்கியது, இதில் லித்தியம் அலுமினியம் அலாய் பேட்டரியின் பாதுகாப்பை மேம்படுத்தும் (இன்னும் குறிப்பிடத்தக்க ஆபத்து உள்ளது). அதன்பிறகு, இதுபோன்ற பேட்டரி அமைப்புகள் அமெரிக்காவில் எவரெடியால் அடுத்தடுத்து பயன்படுத்தப்பட்டன. பேட்டரி நிறுவனம் மற்றும் கிரேஸ் நிறுவனத்தின் வணிகமயமாக்கல். Li‖TiS_2 ┤ பேட்டரி உண்மையான அர்த்தத்தில் முதல் இரண்டாம்நிலை லித்தியம் பேட்டரியாக இருக்கலாம், மேலும் அது அந்த நேரத்தில் வெப்பமான பேட்டரி அமைப்பாகவும் இருந்தது. அந்த நேரத்தில், அதன் ஆற்றல் அடர்த்தி ஈய-அமில பேட்டரிகளை விட 2-3 மடங்கு அதிகமாக இருந்தது.

நேர்மறை மின்முனை: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2

எதிர்மறை மின்முனை: Li→〖Li〗^++e^-

அதே நேரத்தில், கனேடிய விஞ்ஞானி MA Py 2 இல் Li‖MoS_1983┤ பேட்டரியைக் கண்டுபிடித்தார், இது 60/65C இல் 1-1Wh 〖Kg〗^(-3) ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டிருக்கும், இது Li‖TiS_2┤க்கு சமமானதாகும். மின்கலம். இதன் அடிப்படையில், 1987 ஆம் ஆண்டில், கனடிய நிறுவனமான மோலி எனர்ஜி ஒரு உண்மையான விரிவான வணிகமயமாக்கப்பட்ட லித்தியம் பேட்டரியை அறிமுகப்படுத்தியது, இது உலகம் முழுவதும் பரவலாக விரும்பப்பட்டது. இது ஒரு வரலாற்று முக்கியத்துவம் வாய்ந்த நிகழ்வாக இருந்திருக்க வேண்டும், ஆனால் இதுவே பின்னர் மொழியின் வீழ்ச்சியையும் ஏற்படுத்துகிறது என்பதுதான் நகைமுரண். பின்னர் 1989 வசந்த காலத்தில், மோலி நிறுவனம் அதன் இரண்டாம் தலைமுறை Li‖MoS_2┤ பேட்டரி தயாரிப்புகளை அறிமுகப்படுத்தியது. 1989 வசந்த காலத்தின் இறுதியில், மோலியின் முதல் தலைமுறை Li‖MoS_2┤ பேட்டரி தயாரிப்பு வெடித்து பெரிய அளவிலான பீதியை ஏற்படுத்தியது. அதே ஆண்டு கோடையில், அனைத்து தயாரிப்புகளும் திரும்ப அழைக்கப்பட்டன, பாதிக்கப்பட்டவர்களுக்கு இழப்பீடு வழங்கப்பட்டது. அதே ஆண்டின் இறுதியில், மோலி எனர்ஜி திவால்நிலையை அறிவித்தது மற்றும் 1990 வசந்த காலத்தில் ஜப்பானின் NEC ஆல் கையகப்படுத்தப்பட்டது. அந்த நேரத்தில் கனேடிய விஞ்ஞானி ஜெஃப் டான் மோலியில் பேட்டரி திட்டத்தை முன்னெடுத்துச் சென்றதாக வதந்தி பரவியது குறிப்பிடத்தக்கது. Li‖MoS_2 ┤ பேட்டரிகளின் தொடர்ச்சியான பட்டியலுக்கான எதிர்ப்பின் காரணமாக எனர்ஜி மற்றும் ராஜினாமா செய்தார்.

நேர்மறை மின்முனை: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2

எதிர்மறை மின்முனை: Li→〖Li〗^++e^-

இதுவரை, லித்தியம் உலோக பேட்டரிகள் படிப்படியாக பொதுமக்களின் பார்வையில் இருந்து விலகிவிட்டன. 1970 முதல் 1980 வரையிலான காலகட்டத்தில், லித்தியம் பேட்டரிகள் பற்றிய விஞ்ஞானிகளின் ஆராய்ச்சி முக்கியமாக கேத்தோடு பொருட்களில் கவனம் செலுத்தியதைக் காணலாம். இறுதி இலக்கு மாறாமல் உலோக டைகால்கோஜெனைடுகளில் கவனம் செலுத்துகிறது. அவற்றின் அடுக்கு கட்டமைப்பின் காரணமாக (இரு பரிமாணப் பொருளாக மாறுதல் உலோக டைகால்கோஜெனைடுகள் பரவலாக ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன), அவற்றின் அடுக்குகள் மற்றும் லித்தியம் அயனிகளின் செருகலுக்கு இடமளிக்கும் அடுக்குகளுக்கு இடையில் போதுமான இடைவெளிகள் உள்ளன. அந்த நேரத்தில், இந்த காலகட்டத்தில் நேர்மின்வாயில் பொருட்கள் மீது மிகக் குறைவான ஆராய்ச்சி இருந்தது. சில ஆய்வுகள் லித்தியம் உலோகத்தின் நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்க அதன் கலவையில் கவனம் செலுத்தியிருந்தாலும், லித்தியம் உலோகமே மிகவும் நிலையற்றது மற்றும் ஆபத்தானது. மோலியின் பேட்டரி வெடிப்பு உலகை அதிர்ச்சிக்குள்ளாக்கிய ஒரு நிகழ்வாக இருந்தாலும், லித்தியம் உலோக பேட்டரிகள் வெடித்த பல வழக்குகள் உள்ளன.

மேலும், லித்தியம் பேட்டரிகள் வெடித்ததற்கான காரணம் மக்களுக்கு நன்றாகத் தெரியவில்லை. கூடுதலாக, லித்தியம் உலோகம் ஒரு காலத்தில் அதன் நல்ல பண்புகளால் ஈடுசெய்ய முடியாத எதிர்மறை மின்முனை பொருளாக கருதப்பட்டது. மோலியின் பேட்டரி வெடிப்புக்குப் பிறகு, லித்தியம் உலோக பேட்டரிகளை மக்கள் ஏற்றுக்கொள்வது சரிந்தது, மேலும் லித்தியம் பேட்டரிகள் ஒரு இருண்ட காலகட்டத்திற்குள் நுழைந்தன.

பாதுகாப்பான பேட்டரியைப் பெற, மக்கள் தீங்கு விளைவிக்கும் மின்முனைப் பொருட்களுடன் தொடங்க வேண்டும். இருப்பினும், இங்கே தொடர்ச்சியான சிக்கல்கள் உள்ளன: லித்தியம் உலோகத்தின் திறன் ஆழமற்றது, மற்றும் பிற கலவை எதிர்மறை மின்முனைகளின் பயன்பாடு எதிர்மறை மின்முனை திறனை அதிகரிக்கும், மேலும் லித்தியம் பேட்டரிகள் ஒட்டுமொத்த சாத்தியமான வேறுபாடு குறைக்கப்படும், இது குறைக்கும். புயலின் ஆற்றல் அடர்த்தி. எனவே, விஞ்ஞானிகள் அதற்கான உயர் மின்னழுத்த கேத்தோடு பொருளைக் கண்டுபிடிக்க வேண்டும். அதே நேரத்தில், பேட்டரியின் எலக்ட்ரோலைட் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் சுழற்சி நிலைத்தன்மையுடன் பொருந்த வேண்டும். அதே நேரத்தில், எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறன் மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு சிறந்தது. இந்தத் தொடர் கேள்விகள் விஞ்ஞானிகளை மிகவும் திருப்திகரமான பதிலைக் கண்டுபிடிக்க நீண்ட காலமாக குழப்பமடைந்தன.

விஞ்ஞானிகள் தீர்க்க வேண்டிய முதல் சிக்கல், லித்தியம் உலோகத்தை மாற்றக்கூடிய பாதுகாப்பான, தீங்கு விளைவிக்கும் மின்முனைப் பொருளைக் கண்டுபிடிப்பதாகும். லித்தியம் உலோகமே அதிக இரசாயனச் செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் டென்ட்ரைட் வளர்ச்சியின் தொடர்ச்சியான சிக்கல்கள் பயன்பாட்டு சூழல் மற்றும் நிலைமைகளில் மிகவும் கடுமையானவை, மேலும் இது பாதுகாப்பானது அல்ல. கிராஃபைட் இப்போது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் எதிர்மறை மின்முனையின் முக்கிய அங்கமாகும், மேலும் லித்தியம் பேட்டரிகளில் அதன் பயன்பாடு 1976 ஆம் ஆண்டிலேயே ஆய்வு செய்யப்பட்டது. 1976 ஆம் ஆண்டில், பெசன்ஹார்ட், JO LiC_R இன் மின்வேதியியல் தொகுப்பு பற்றிய விரிவான ஆய்வை மேற்கொண்டது. இருப்பினும், கிராஃபைட் சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டிருந்தாலும் (அதிக கடத்துத்திறன், அதிக திறன், குறைந்த திறன், செயலற்ற தன்மை போன்றவை), அந்த நேரத்தில், லித்தியம் பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படும் எலக்ட்ரோலைட் பொதுவாக மேலே குறிப்பிட்டுள்ள LiClO_4 இன் PC தீர்வு ஆகும். கிராஃபைட்டில் குறிப்பிடத்தக்க பிரச்சனை உள்ளது. பாதுகாப்பு இல்லாத நிலையில், எலக்ட்ரோலைட் பிசி மூலக்கூறுகள் லித்தியம்-அயன் இடைச்சேர்க்கையுடன் கிராஃபைட் கட்டமைப்பில் நுழையும், இதன் விளைவாக சுழற்சி செயல்திறன் குறைகிறது. எனவே, அந்த நேரத்தில் கிராஃபைட் விஞ்ஞானிகளால் விரும்பப்படவில்லை.

கத்தோட் பொருளைப் பொறுத்தவரை, லித்தியம் உலோக பேட்டரி நிலையின் ஆராய்ச்சிக்குப் பிறகு, விஞ்ஞானிகள் லித்தியேஷன் அனோட் பொருளும் லித்தியம் சேமிப்புப் பொருளாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தனர், அதாவது LiTiS_2,〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x =1,2) மற்றும் பல, இந்த அடிப்படையில், 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3), LiV_2 O_8 மற்றும் பிற பொருட்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. விஞ்ஞானிகள் படிப்படியாக பல்வேறு 1-பரிமாண அயன் சேனல்கள் (1D), 2-பரிமாண அடுக்கு அயன் இடைக்கணிப்பு (2D) மற்றும் 3-பரிமாண அயன் பரிமாற்ற நெட்வொர்க் கட்டமைப்புகளுடன் நன்கு அறிந்திருக்கிறார்கள்.

LiCoO_2 (LCO) பற்றிய பேராசிரியர் ஜான் பி. குட்எனஃப் மிகவும் பிரபலமான ஆராய்ச்சியும் இந்த நேரத்தில் நிகழ்ந்தது. 1979 இல், குட்னௌக்ட் மற்றும் பலர். 2 இல் NaCoO_1973 இன் கட்டமைப்பைப் பற்றிய ஒரு கட்டுரையால் ஈர்க்கப்பட்டு LCO ஐக் கண்டுபிடித்து காப்புரிமைக் கட்டுரையை வெளியிட்டனர். LCO ஆனது டிரான்சிஷன் மெட்டல் டிசல்பைடுகளைப் போன்ற ஒரு அடுக்கு இடைக்கணிப்பு அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, இதில் லித்தியம் அயனிகள் தலைகீழாகச் செருகப்பட்டு பிரித்தெடுக்கப்படலாம். லித்தியம் அயனிகள் முழுவதுமாக பிரித்தெடுக்கப்பட்டால், CoO_2 இன் நெருக்கமான அமைப்பு உருவாகும், மேலும் அது லித்தியத்திற்காக லித்தியம் அயனிகளுடன் மீண்டும் செருகப்படலாம் (நிச்சயமாக, ஒரு உண்மையான பேட்டரி லித்தியம் அயனிகளை முழுவதுமாக பிரித்தெடுக்க அனுமதிக்காது. திறன் விரைவில் சிதைவடையும்). 1986 ஆம் ஆண்டில், ஜப்பானில் உள்ள Asahi Kasei கார்ப்பரேஷன் நிறுவனத்தில் இன்னும் பணிபுரிந்த அகிரா யோஷினோ, முதல் முறையாக LCO, கோக் மற்றும் LiClO_4 PC தீர்வு ஆகிய மூன்றையும் இணைத்து, முதல் நவீன லித்தியம்-அயன் இரண்டாம் நிலை பேட்டரி ஆனார் மற்றும் தற்போதைய லித்தியமாக ஆனார். பேட்டரி. சோனி "நல்ல போதும்" முதியவரின் LCO காப்புரிமையை விரைவாகக் கவனித்து அதைப் பயன்படுத்துவதற்கான அங்கீகாரத்தைப் பெற்றது. 1991 இல், இது LCO லித்தியம்-அயன் பேட்டரியை வணிகமயமாக்கியது. லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் கருத்தும் இந்த நேரத்தில் தோன்றியது, மேலும் அதன் யோசனை இன்றுவரை தொடர்கிறது. (சோனியின் முதல் தலைமுறை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் மற்றும் அகிரா யோஷினோ ஆகியவை கிராஃபைட்டுக்குப் பதிலாக கடினமான கார்பனை எதிர்மறை மின்முனையாகப் பயன்படுத்துகின்றன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது, மேலும் மேலே உள்ள பிசி கிராஃபைட்டில் இடைக்கணிப்பைக் கொண்டிருப்பதே காரணம்)

நேர்மறை மின்முனை: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6

எதிர்மறை மின்முனை: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-

மறுபுறம், 1978 ஆம் ஆண்டில், அர்மண்ட், எம். பாலிஎதிலீன் கிளைகோலை (PEO) திடமான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டாகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தார், மேலே உள்ள சிக்கலைத் தீர்க்க கிராஃபைட் அனோட் எளிதில் கரைப்பான் பிசி மூலக்கூறுகளில் உட்பொதிக்கப்பட்டது (அந்த நேரத்தில் முக்கிய எலக்ட்ரோலைட். பிசி, டிஇசி கலப்பு தீர்வைப் பயன்படுத்துகிறது, இது முதல் முறையாக லித்தியம் பேட்டரி அமைப்பில் கிராஃபைட்டைப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் அடுத்த ஆண்டில் ராக்கிங்-சேர் பேட்டரி (ராக்கிங்-சேர்) என்ற கருத்தை முன்மொழிந்தது. அத்தகைய கருத்து இன்றுவரை தொடர்கிறது. ED/DEC, EC/DMC போன்ற தற்போதைய முக்கிய எலக்ட்ரோலைட் அமைப்புகள், 1990களில் மெதுவாகத் தோன்றி, அன்றிலிருந்து பயன்பாட்டில் உள்ளன.

அதே காலகட்டத்தில், விஞ்ஞானிகள் தொடர்ச்சியான பேட்டரிகளை ஆராய்ந்தனர்: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ பேட்டரிகள், Li‖V〖SE〗_2 ┤ பேட்டரிகள், Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 பேட்டரிகள், Li┤CuO, Li ‖I_2 ┤பேட்டரிகள் போன்றவை, இப்போது அவற்றின் மதிப்பு குறைவாக இருப்பதால், பல வகையான ஆராய்ச்சிகள் இல்லை, அதனால் நான் அவற்றை விரிவாக அறிமுகப்படுத்தவில்லை.

• லி-அயன் பேட்டரி நிலை

1991 க்குப் பிறகு லித்தியம்-அயன் பேட்டரி வளர்ச்சியின் சகாப்தம் நாம் இப்போது இருக்கும் சகாப்தமாகும். இங்கே நான் வளர்ச்சி செயல்முறையை விரிவாகச் சொல்லவில்லை, ஆனால் ஒரு சில லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் இரசாயன அமைப்பை சுருக்கமாக அறிமுகப்படுத்துகிறேன்.

தற்போதைய லித்தியம்-அயன் பேட்டரி அமைப்புகளுக்கு ஒரு அறிமுகம், இதோ அடுத்த பகுதி.