リチウム電池の歴史

リチウム電池の歴史

1970年、エクソンのMS Whittinghamは、最初のリチウム電池を製造するために、正極材料として硫化チタンを使用し、負極材料としてリチウム金属を使用しました。リチウム電池の正極材料は二酸化マンガンまたは塩化チオニルであり、負極はリチウムです。バッテリーを組み立てた後、バッテリーには電圧があり、充電する必要はありません。リチウムイオン電池（Li-ionBatteries）は、リチウム電池の開発です。たとえば、前のカメラで使用されていたボタン電池はリチウム電池でした。バッテリーも充電できますが、サイクル性能が悪く、充電・放電サイクル中にリチウム結晶が形成されやすく、内部短絡の原因となりますので、一般的に充電は禁止されています。

1982年、イリノイ工科大学（イリノイ工科大学）のRRAGarwalとJRSElmanは、埋め込まれたリチウムイオンがグラファイトの特性を持ち、プロセスが迅速で可逆的であることを発見しました。同時に、金属リチウム電池で作られており、その安全性の問題に多くの注意が払われているため、人々は充電式電池のリチウムイオン埋め込み黒鉛製造の特性を利用しようとしています。最初に入手可能なリチウムイオングラファイト電極は、ベル研究所によって試験生産に成功しました。

1983年、M。ThackerayとJ. Goodenoughは、マンガンスピネルが低コスト、安定性、優れた導電性とリチウムガイド特性を備えた優れた正極材料であることを発見しました。分解温度は高く、酸化はコバルト酸リチウムよりもはるかに低い。短絡や過充電が発生した場合でも、燃焼や爆発の危険を回避できます。

1989年、A。ManthiramとJ. Goodenoughは、高分子陰イオンを含む正極がより高い電圧を生成することを発見しました。

1992年、日本のソニー株式会社は、負極として炭素材料を使用し、正極としてリチウム含有化合物を使用するリチウム電池を発明した。充電と放電の過程では、金属リチウムは存在せず、リチウムイオン電池であるリチウムイオンのみが存在します。その後、リチウムイオン電池は家電製品の顔に革命をもたらしました。正極材料としてコバルト酸リチウムを使用するこのような電池は、依然として携帯型電子機器の主な電源である。

1996年、PadhiとGoodenoughは、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）などのかんらん石構造のリン酸塩が、従来のカソード材料、特に高温耐性よりも安全であり、過充電耐性が従来のリチウムイオン電池材料よりもはるかに優れていることを発見しました。そのため、現在主流の大電流放電電力リチウム電池の正極材料となっています。

電池開発の歴史を通して、世界の電池産業の現在の発展の3つの特徴を見ることができます。第一に、リチウムイオン電池、水素ニッケル電池などを含むグリーン電池の急速な発展。 2つ目は、一次電池から電池への変換であり、持続可能な開発戦略と一致しています。第三に、バッテリーは小さく、軽く、薄い方向にさらに発展しています。市販の二次電池の中で、リチウムイオン電池、特にポリマー二次電池は比エネルギーが最も高く、二次電池を薄くすることができます。リチウムイオン電池は、比エネルギーよりも体積エネルギーと質量が大きく、充電と無公害が可能であり、現在の電池業界の発展の3つの特徴を備えているため、先進国では急速な成長が見られます。電気通信および情報市場の発展、特に携帯電話およびノートブックコンピュータの大規模な使用は、リチウムイオン電池に市場機会をもたらしました。リチウムイオン電池のリチウムイオン電池は、液体電解質リチウムイオン電池に代わって独自の安全性を備え、リチウムイオン電池の主流になります。ポリマーリチウムイオン電池は「21世紀電池」として知られており、蓄電池の新時代を切り開くものであり、開発の見通しは非常に楽観的です。

2015年3月、シャープと京都大学の田中ヒョン教授は、70年の耐用年数を持つリチウムイオン電池を共同開発しました。試験で製造された長寿命のリチウムイオン電池は、体積が8立方センチメートルで、充電と放電の頻度が25,000倍です。また、シャープ氏によると、長寿命のリチウムイオン電池を実際に1万回充電・放電した後も、性能は安定しているという。

リチウムは1817年にスウェーデンの化学者ベジリウスの学生であるアルフェトソンによって発見されました。彼はそれをリチウムと名付けました。 1950年までに、中本とMaggienは塩化リチウムの電解溶融法を使用して金属リチウムを取得し、工業用リチウムは1893年にGensaによって提案されました。リチウムは現在も電解LiClによって製造されています。この方法は大量の電気エネルギーを消費し、リチウム1トンあたり6,000〜70,000kWhを消費します。

リチウムは、彼の誕生後100年以上の間、主に痛風治療薬として医療専門家に奉仕してきました。米国航空宇宙局（NASA）は、リチウム電池を効率的な電池として使用できることを最初に認識しました。これは、電池の電圧が負極金属の活動と密接に関連しているためです。非常に活性なアルカリ金属として、リチウム電池はより高い電圧を提供できます。たとえば、リチウム電池は3Vの電圧を供給できますが、鉛電池は2.1Vしかありませんが、炭素亜鉛電池は1.5Vしかありません。 P = UIによると、リチウム電池は同じ電流でより高い電力を出力できます。

元素3として、自然界に存在するリチウムは2つの安定同位体6Liと7Liで構成されているため、リチウムの相対原子質量はわずか6.9です。これは、金属リチウムが同じ質量で他の反応性金属よりも多くの電子を提供することを意味します。さらに、リチウムには別の利点があります。リチウムイオンはイオン半径が小さいため、他の大きなイオンよりも電解質内を移動しやすく、充放電時に正極と負極の間を効果的かつ迅速に移動できるため、電気化学全体が可能になります。続行するための反応。

金属リチウムには多くの利点がありますが、リチウム電池の製造にはまだ克服すべき多くの困難があります。まず、リチウムは水や酸素と反応する非常に活性なアルカリ金属元素であり、室温で窒素と反応します。その結果、金属リチウムの保管、使用、または処理は他の金属よりもはるかに複雑になり、環境要件は非常に高くなります。そのため、リチウム電池は長い間使用されていません。科学者の研究により、リチウム電池の技術的障害は次々と打ち破られ、リチウム電池は徐々に段階に入り、リチウム電池は大規模な実用段階に入りました。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。