Historial de la batería de litio

La historia de la batería de litio.

En 1970, MS Whittingham de Exxon utilizó sulfuro de titanio como material de electrodo positivo y metal de litio como material de electrodo negativo para fabricar la primera batería de litio. El material del electrodo positivo de la batería de litio es dióxido de manganeso o cloruro de tionilo, y el electrodo negativo es litio. Una vez ensamblada la batería, la batería tiene voltaje y no es necesario cargarla. Las baterías de iones de litio (Li-ionBatteries) son el desarrollo de las baterías de litio. Por ejemplo, la pila de botón utilizada en la cámara anterior era una pila de litio. La batería también se puede cargar, pero el rendimiento del ciclo no es bueno y los cristales de litio se forman fácilmente durante el ciclo de carga y descarga, lo que provoca un cortocircuito interno de la batería, por lo que, en general, está prohibido cargar la batería.

En 1982, el instituto de tecnología de la Universidad de Illinois (el Instituto de Tecnología de Illinois) RRA Garwal y JRS Elman descubrieron que el ión de litio incrustado tiene las propiedades del grafito, el proceso es rápido y reversible. Al mismo tiempo, hecho de baterías de litio metálicas, se ha prestado mucha atención a sus problemas de seguridad, por lo que la gente intenta aprovechar las características de la producción de grafito incrustado de iones de litio de baterías recargables. El primer electrodo de grafito de iones de litio disponible con éxito producido por bell LABS.

En 1983, M. Thackeray y J. Goodenough descubrieron que la espinela de manganeso es un excelente material de electrodo positivo con bajo costo, estabilidad y excelentes propiedades de conductividad y guía de litio. La temperatura de descomposición es alta y la oxidación es mucho más baja que la del cobaltato de litio. Incluso si se produce un cortocircuito o una sobrecarga, se puede evitar el riesgo de quemaduras y explosiones.

En 1989, A. Manthiram y J. Goodenough descubrieron que un electrodo positivo con un anión polimérico produciría un voltaje más alto.

En 1992, Sony Corporation of Japan inventó una batería de litio que utiliza un material de carbono como electrodo negativo y un compuesto que contiene litio como electrodo positivo. En el proceso de carga y descarga, no existe litio metálico, solo iones de litio, que es una batería de iones de litio. Posteriormente, las baterías de iones de litio revolucionaron la cara de la electrónica de consumo. Una batería de este tipo que utiliza cobaltato de litio como material de electrodo positivo sigue siendo la principal fuente de energía para los dispositivos electrónicos portátiles.

En 1996, Padhi y Goodenough descubrieron que los fosfatos con estructura de olivina, como el fosfato de hierro y litio (LiFePO4), son más seguros que los materiales catódicos tradicionales, especialmente la resistencia a altas temperaturas, y la resistencia a la sobrecarga es muy superior a los materiales tradicionales de baterías de iones de litio. Por lo tanto, se ha convertido en el material del cátodo de la batería de litio de potencia de descarga de alta corriente de corriente principal.

A lo largo de la historia del desarrollo de baterías, podemos ver tres características del desarrollo actual de la industria mundial de baterías. Primero, el rápido desarrollo de baterías ecológicas, incluidas las baterías de iones de litio, las baterías de hidrógeno-níquel, etc .; el segundo es la conversión de baterías primarias en baterías, lo cual es consistente con la estrategia de Desarrollo sustentable; En tercer lugar, la batería se está desarrollando aún más en una dirección pequeña, liviana y delgada. Entre las baterías recargables comerciales, las baterías de iones de litio tienen la energía específica más alta, especialmente las baterías de polímero de iones de litio, que pueden lograr el adelgazamiento de las baterías recargables. Es precisamente porque las baterías de iones de litio tienen mayor energía volumétrica y masa que la energía específica, pueden cargarse y estar libres de contaminación y tienen las tres características del desarrollo actual de la industria de baterías, por lo que hay un rápido crecimiento en los países desarrollados. El desarrollo de los mercados de las telecomunicaciones y la información, especialmente el uso a gran escala de teléfonos móviles y computadoras portátiles, ha brindado oportunidades de mercado a las baterías de iones de litio. La batería de iones de litio en la batería de iones de litio reemplazará gradualmente a la batería de iones de litio de electrolito líquido con sus ventajas de seguridad únicas y se convertirá en la corriente principal de las baterías de iones de litio. La batería de polímero de iones de litio se conoce como la "batería del siglo XXI", lo que abrirá una nueva era de baterías de almacenamiento, y las perspectivas de desarrollo son muy optimistas.

En marzo de 2015, Sharp y el profesor Tanaka Hyun de la Universidad de Kyoto desarrollaron conjuntamente una batería de iones de litio con una vida útil de 70 años. La batería de iones de litio de larga duración producida por la prueba tiene un volumen de 8 centímetros cúbicos y una frecuencia de carga y descarga de 25.000 veces. Y Sharp dijo que después de que la batería de iones de litio de larga duración se cargue y descargue 10.000 veces, su rendimiento sigue siendo estable.

El litio fue descubierto en 1817 por el estudiante del químico sueco Bezilius, Alfetson, quien lo llamó litio. En 1950, Nakamoto y Maggien utilizaron el método de fusión electrolítica de cloruro de litio para obtener litio metálico, y Gensa propuso el litio industrial en 1893. El litio todavía se produce mediante LiCl electrolítico. Este método consume una gran cantidad de energía eléctrica y de 6.000 a 70.000 kWh por tonelada de litio.

El litio ha servido a la profesión médica principalmente como medicamento contra la gota durante más de 100 años después de su nacimiento. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) reconoció por primera vez que las baterías de litio se pueden utilizar como una batería eficiente. Esto se debe a que el voltaje de la batería está estrechamente relacionado con la actividad del metal del electrodo negativo. Como un metal alcalino muy activo, las baterías de litio pueden proporcionar voltajes más altos. Por ejemplo, una batería de litio puede proporcionar un voltaje de 3 V, mientras que una batería de plomo tiene solo 2,1 V, mientras que una batería de carbono y zinc solo tiene 1,5 V. Según P = UI, la batería de litio puede generar una mayor potencia a la misma corriente.

Como elemento n. ° 3, el litio existente en la naturaleza consta de dos isótopos estables, 6Li y 7Li, por lo que la masa atómica relativa del litio es de solo 6,9. Esto significa que el litio metálico proporciona más electrones que otros metales reactivos con la misma masa. Además, el litio tiene otra ventaja. Dado que el ión de litio tiene un radio iónico pequeño, es más probable que los iones de litio se muevan en el electrolito que otros iones grandes, y se puede lograr una migración rápida y efectiva entre los electrodos positivo y negativo durante la carga y descarga, lo que permite la totalidad de la electroquímica. reacción para continuar.

El litio metálico tiene muchas ventajas, pero aún existen muchas dificultades que superar en la fabricación de baterías de litio. Primero, el litio es un elemento de metal alcalino muy activo que reacciona con el agua y el oxígeno, y reacciona con el nitrógeno a temperatura ambiente. Esto da como resultado que el almacenamiento, uso o procesamiento del litio metálico sea mucho más complicado que otros metales, y los requisitos ambientales son muy altos. Por lo tanto, las baterías de litio no se han utilizado durante mucho tiempo. Con la investigación de los científicos, los obstáculos técnicos de las baterías de litio se han superado uno por uno, las baterías de litio han entrado gradualmente en el escenario y las baterías de litio han entrado en una etapa práctica a gran escala.

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