లిథియం అయాన్ బ్యాటరీ పవర్ బ్యాటరీకి చేరువవుతూ అన్ని విధాలా దూసుకుపోతుంది

1800లో, అలెశాండ్రో వోల్టా, ఒక ఇటాలియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త, మానవ చరిత్రలో మొట్టమొదటి బ్యాటరీ అయిన వోల్టా స్టాక్‌ను కనుగొన్నాడు. మొదటి బ్యాటరీ జింక్ (యానోడ్) మరియు కాపర్ (కాథోడ్) షీట్లు మరియు ఉప్పు నీటిలో (ఎలక్ట్రోలైట్) ముంచిన కాగితంతో తయారు చేయబడింది, ఇది విద్యుత్ యొక్క కృత్రిమ అవకాశాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.

అప్పటి నుండి, నిరంతర మరియు స్థిరమైన కరెంట్‌ను అందించగల పరికరంగా, బ్యాటరీలు 200 సంవత్సరాల కంటే ఎక్కువ అభివృద్ధిని అనుభవించాయి మరియు సౌకర్యవంతమైన విద్యుత్ వినియోగం కోసం ప్రజల డిమాండ్‌ను తీర్చడం కొనసాగించాయి.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పునరుత్పాదక శక్తికి విపరీతమైన డిమాండ్ మరియు పర్యావరణ కాలుష్యం గురించి పెరుగుతున్న ఆందోళనతో, ఇతర రకాల శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగల మరియు రసాయన శక్తి రూపంలో నిల్వ చేయగల ద్వితీయ బ్యాటరీలు (లేదా బ్యాటరీలు) శక్తిలో మార్పులను తీసుకువస్తూనే ఉన్నాయి. వ్యవస్థ.

లిథియం బ్యాటరీ అభివృద్ధి సమాజం యొక్క పురోగతిని మరొక కోణం నుండి చూపుతుంది. వాస్తవానికి, మొబైల్ ఫోన్లు, కంప్యూటర్లు, కెమెరాలు మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల వేగవంతమైన అభివృద్ధి లిథియం బ్యాటరీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క పరిపక్వతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

చెన్ జెన్. లిథియం బ్యాటరీ పుట్టుక మరియు ఆందోళన సమీపిస్తున్నాయి

లిథియం బ్యాటరీ పుట్టుక

బ్యాటరీ సానుకూల మరియు ప్రతికూల ధ్రువాలను కలిగి ఉంటుంది. కాథోడ్ అని కూడా పిలువబడే సానుకూల ధ్రువం సాధారణంగా మరింత స్థిరమైన పదార్థాలతో తయారు చేయబడుతుంది, అయితే ప్రతికూల ధ్రువం, యానోడ్ అని కూడా పిలుస్తారు, సాధారణంగా "అత్యంత క్రియాశీల" లోహ పదార్థాలతో తయారు చేయబడుతుంది. సానుకూల మరియు ప్రతికూల ధ్రువాలు ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి మరియు రసాయన శక్తి రూపంలో నిల్వ చేయబడతాయి.

రెండు ధ్రువాల మధ్య రసాయన చర్య అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు బ్యాటరీలో కదులుతాయి, ఎలక్ట్రాన్లు బయటికి కదులుతాయి, ఒక చక్రాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

1970వ దశకంలో, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో చమురు సంక్షోభం, సైనిక, విమానయానం, ఔషధం మరియు ఇతర రంగాలలో కొత్త విద్యుత్ డిమాండ్‌తో పాటు, పునరుత్పాదక క్లీన్ ఎనర్జీని నిల్వ చేయడానికి పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీల కోసం అన్వేషణను ప్రేరేపించింది.

అన్ని లోహాలలో, లిథియం చాలా తక్కువ నిర్దిష్ట గురుత్వాకర్షణ మరియు ఎలక్ట్రోడ్ సంభావ్యతను కలిగి ఉంటుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, లిథియం బ్యాటరీ వ్యవస్థ సిద్ధాంతంలో గరిష్ట శక్తి సాంద్రతను సాధించగలదు, కాబట్టి బ్యాటరీ డిజైనర్ల సహజ ఎంపిక లిథియం.

అయినప్పటికీ, లిథియం చాలా రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది మరియు నీరు లేదా గాలికి గురైనప్పుడు కాలిపోతుంది మరియు పేలవచ్చు. అందువల్ల, లిథియంను మచ్చిక చేసుకోవడం బ్యాటరీ అభివృద్ధికి కీలకంగా మారింది. అదనంగా, లిథియం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద నీటితో సులభంగా చర్య జరుపుతుంది. బ్యాటరీ వ్యవస్థలలో మెటల్ లిథియంను ఉపయోగించాలంటే, సజల రహిత ఎలక్ట్రోలైట్‌లను ప్రవేశపెట్టడం చాలా అవసరం.

1958లో, హారిస్ సేంద్రీయ ఎలక్ట్రోలైట్‌ను మెటల్ బ్యాటరీ యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్‌గా ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించాడు. 1962లో, లాక్‌హీడ్ మిషన్ మరియు స్పేస్‌కో. U.S. మిలిటరీ మరియు కుక్‌కు చెందిన చిల్టన్ జూనియర్ "లిథియం నాన్-సజల ఎలక్ట్రోలైట్ సిస్టమ్" ఆలోచనను ముందుకు తెచ్చారు.

చిల్టన్ మరియు కుక్ కొత్త రకం బ్యాటరీని రూపొందించారు, ఇది లిథియం మెటల్‌ను కాథోడ్‌గా, Ag, Cu, Ni హాలైడ్‌లను కాథోడ్‌గా మరియు తక్కువ మెల్టింగ్ పాయింట్ మెటల్ సాల్ట్ lic1-AlCl3ని ప్రొపైలిన్ కార్బోనేట్‌లో ఎలక్ట్రోలైట్‌గా కరిగించాయి. బ్యాటరీ యొక్క సమస్య వాణిజ్య సాధ్యత కంటే భావనలో ఉండడానికి కారణమైనప్పటికీ, చిల్టన్ మరియు కుక్ యొక్క పని లిథియం బ్యాటరీ పరిశోధనకు నాంది.

1970లో, జపాన్‌కు చెందిన పానాసోనిక్ ఎలక్ట్రిక్ కో. మరియు US మిలిటరీ స్వతంత్రంగా కొత్త కాథోడ్ పదార్థాన్ని సంశ్లేషణ చేశాయి - కార్బన్ ఫ్లోరైడ్ దాదాపు ఒకే సమయంలో. (CFx) N (0.5 ≤ x ≤ 1) పరమాణు వ్యక్తీకరణతో స్ఫటికాకార కార్బన్ ఫ్లోరైడ్‌ను పానాసోనిక్ ఎలక్ట్రిక్ కో., లిమిటెడ్ విజయవంతంగా తయారు చేసింది మరియు లిథియం బ్యాటరీ యొక్క యానోడ్‌గా ఉపయోగించబడింది. లిథియం ఫ్లోరైడ్ బ్యాటరీ యొక్క ఆవిష్కరణ లిథియం బ్యాటరీ అభివృద్ధి చరిత్రలో ఒక ముఖ్యమైన దశ. లిథియం బ్యాటరీ రూపకల్పనలో "ఎంబెడెడ్ సమ్మేళనం"ని ప్రవేశపెట్టడం ఇదే మొదటిసారి.

అయినప్పటికీ, లిథియం బ్యాటరీ యొక్క రివర్సిబుల్ ఛార్జ్ మరియు డిశ్చార్జ్‌ని గ్రహించడానికి, రసాయన ప్రతిచర్య యొక్క రివర్సిబిలిటీ కీ. ఆ సమయంలో, చాలా పునర్వినియోగపరచలేని బ్యాటరీలు లిథియం యానోడ్‌లు మరియు సేంద్రీయ ఎలక్ట్రోలైట్‌లను ఉపయోగించాయి. పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలను గ్రహించడానికి, శాస్త్రవేత్తలు లేయర్డ్ ట్రాన్సిషన్ మెటల్ సల్ఫైడ్ యొక్క సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్‌లోకి లిథియం అయాన్ల రివర్సిబుల్ ఇన్సర్ట్‌ను అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించారు.

ఎక్సాన్‌మొబిల్‌కు చెందిన స్టాన్లీ విట్టింగ్‌హామ్, లేయర్డ్ TiS2ని కాథోడ్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించడం ద్వారా ఇంటర్‌కలేషన్ కెమికల్ రియాక్షన్‌ని కొలవవచ్చు మరియు డిశ్చార్జ్ ఉత్పత్తి LiTiS2 అని కనుగొన్నారు.

1976లో, విట్టింగ్‌హామ్ అభివృద్ధి చేసిన బ్యాటరీ మంచి ప్రారంభ సామర్థ్యాన్ని సాధించింది. అయితే, పదే పదే ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ తర్వాత, బ్యాటరీలో లిథియం డెండ్రైట్‌లు ఏర్పడతాయి. డెండ్రైట్‌లు నెగటివ్ పోల్ నుండి పాజిటివ్ పోల్‌కు పెరిగి, షార్ట్ సర్క్యూట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రోలైట్‌ను మండించే ప్రమాదానికి కారణమైంది మరియు చివరికి విఫలమైంది.

1989లో, లిథియం/మాలిబ్డినం సెకండరీ బ్యాటరీల అగ్ని ప్రమాదం కారణంగా, కొన్ని మినహా చాలా కంపెనీలు లిథియం మెటల్ సెకండరీ బ్యాటరీల అభివృద్ధి నుండి వైదొలిగాయి. లిథియం మెటల్ సెకండరీ బ్యాటరీల అభివృద్ధి ప్రాథమికంగా నిలిపివేయబడింది ఎందుకంటే భద్రతా సమస్య పరిష్కరించబడలేదు.

వివిధ మార్పుల యొక్క పేలవమైన ప్రభావం కారణంగా, లిథియం మెటల్ సెకండరీ బ్యాటరీపై పరిశోధన నిలిచిపోయింది. చివరగా, పరిశోధకులు ఒక రాడికల్ సొల్యూషన్‌ను ఎంచుకున్నారు: లిథియం మెటల్ సెకండరీ బ్యాటరీల యొక్క సానుకూల మరియు ప్రతికూల ధ్రువాలుగా ఎంబెడెడ్ సమ్మేళనాలతో కూడిన రాకింగ్ చైర్ బ్యాటరీ.

1980లలో, గుడ్‌నౌ ఇంగ్లాండ్‌లోని ఆక్స్‌ఫర్డ్ విశ్వవిద్యాలయంలో లేయర్డ్ లిథియం కోబలేట్ మరియు లిథియం నికెల్ ఆక్సైడ్ కాథోడ్ పదార్థాల నిర్మాణాన్ని అధ్యయనం చేసింది. చివరగా, కాథోడ్ పదార్థం నుండి సగానికి పైగా లిథియంను రివర్స్‌గా తొలగించవచ్చని పరిశోధకులు గ్రహించారు. ఈ ఫలితం చివరకు ది.

1991లో, SONY కంపెనీ మొదటి వాణిజ్య లిథియం బ్యాటరీని (యానోడ్ గ్రాఫైట్, కాథోడ్ లిథియం సమ్మేళనం, సేంద్రీయ ద్రావకంలో కరిగిన ఎలక్ట్రోడ్ ద్రవ లిథియం ఉప్పు) విడుదల చేసింది. అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు విభిన్న వినియోగ వాతావరణాలకు అనుగుణంగా ఉండే విభిన్న సూత్రీకరణల లక్షణాల కారణంగా, లిథియం బ్యాటరీలు వాణిజ్యీకరించబడ్డాయి మరియు మార్కెట్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడ్డాయి.