लिथियम आयन बैटरी पावर बैटरी के पास आते ही तेजी से दौड़ने लगती है

1800 में, एक इतालवी भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा ने वोल्टा स्टैक का आविष्कार किया, जो मानव इतिहास की पहली बैटरी थी। पहली बैटरी जिंक (एनोड) और तांबे (कैथोड) शीट और खारे पानी (इलेक्ट्रोलाइट) में भिगोए गए कागज से बनी थी, जो बिजली की कृत्रिम संभावना को प्रदर्शित करती थी।

तब से, एक उपकरण के रूप में जो निरंतर और स्थिर करंट प्रदान कर सकता है, बैटरियों ने 200 से अधिक वर्षों के विकास का अनुभव किया है और लोगों की लचीली बिजली के उपयोग की मांग को पूरा करना जारी रखा है।

हाल के वर्षों में, नवीकरणीय ऊर्जा की भारी मांग और पर्यावरण प्रदूषण के बारे में बढ़ती चिंता के साथ, माध्यमिक बैटरियां (या बैटरियां) जो ऊर्जा के अन्य रूपों को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकती हैं और इसे रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत कर सकती हैं, ऊर्जा में परिवर्तन ला रही हैं। प्रणाली।

लिथियम बैटरी का विकास दूसरे पहलू से समाज की प्रगति को दर्शाता है। दरअसल, मोबाइल फोन, कंप्यूटर, कैमरा और इलेक्ट्रिक वाहनों का तेजी से विकास लिथियम बैटरी तकनीक की परिपक्वता पर आधारित है।

चेन जनरल। लिथियम बैटरी का जन्म और चिंता निकट आ रही है

लिथियम बैटरी का जन्म

बैटरी में धनात्मक और ऋणात्मक ध्रुव होते हैं। सकारात्मक ध्रुव, जिसे कैथोड के रूप में भी जाना जाता है, आमतौर पर अधिक स्थिर सामग्रियों से बना होता है, जबकि नकारात्मक ध्रुव, जिसे एनोड के रूप में भी जाना जाता है, आमतौर पर "अत्यधिक सक्रिय" धातु सामग्री से बना होता है। सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों को इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किया जाता है और रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत किया जाता है।

दो ध्रुवों के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया से आयन और इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं। ये आयन और इलेक्ट्रॉन बैटरी में घूमते हैं, इलेक्ट्रॉनों को बाहर की ओर जाने के लिए मजबूर करते हैं, एक चक्र बनाते हैं और बिजली पैदा करते हैं।

1970 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका में तेल संकट, सैन्य, विमानन, चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में नई बिजली की मांग के साथ मिलकर, नवीकरणीय स्वच्छ ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए रिचार्जेबल बैटरी की खोज को प्रेरित किया।

सभी धातुओं में से लिथियम में विशिष्ट गुरुत्व और इलेक्ट्रोड क्षमता बहुत कम होती है। दूसरे शब्दों में, लिथियम बैटरी सिस्टम सिद्धांत रूप में अधिकतम ऊर्जा घनत्व प्राप्त कर सकता है, इसलिए लिथियम बैटरी डिजाइनरों की स्वाभाविक पसंद है।

हालाँकि, लिथियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और पानी या हवा के संपर्क में आने पर जल सकता है और फट सकता है। इसलिए, लिथियम पर काबू पाना बैटरी विकास की कुंजी बन गया है। इसके अलावा, लिथियम कमरे के तापमान पर पानी के साथ आसानी से प्रतिक्रिया कर सकता है। यदि बैटरी सिस्टम में धातु लिथियम का उपयोग किया जाना है, तो गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स को शामिल करना आवश्यक है।

1958 में, हैरिस ने धातु बैटरी के इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। 1962 में, लॉकहीड मिशन और स्पेसको. अमेरिकी सेना के चिल्टन जूनियर और कुक ने "लिथियम गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली" का विचार सामने रखा।

चिल्टन और कुक ने एक नई प्रकार की बैटरी डिज़ाइन की, जो कैथोड के रूप में लिथियम धातु, कैथोड के रूप में एजी, सीयू, नी हैलाइड और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में प्रोपलीन कार्बोनेट में घुले कम पिघलने बिंदु वाले धातु नमक lic1-AlCl3 का उपयोग करती है। हालाँकि बैटरी की समस्या इसे व्यावसायिक व्यवहार्यता के बजाय अवधारणा में ही रहने देती है, चिल्टन और कुक का काम लिथियम बैटरी अनुसंधान की शुरुआत है।

1970 में, जापान की पैनासोनिक इलेक्ट्रिक कंपनी और अमेरिकी सेना ने स्वतंत्र रूप से लगभग एक ही समय में एक नई कैथोड सामग्री - कार्बन फ्लोराइड को संश्लेषित किया। (CFx) N (0.5 ≤ x ≤ 1) की आणविक अभिव्यक्ति के साथ क्रिस्टलीय कार्बन फ्लोराइड को पैनासोनिक इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड द्वारा सफलतापूर्वक तैयार किया गया था और लिथियम बैटरी के एनोड के रूप में उपयोग किया गया था। लिथियम फ्लोराइड बैटरी का आविष्कार लिथियम बैटरी विकास के इतिहास में एक महत्वपूर्ण कदम है। लिथियम बैटरी के डिज़ाइन में "एम्बेडेड कंपाउंड" पेश करने का यह पहला मौका है।

हालाँकि, लिथियम बैटरी के प्रतिवर्ती चार्ज और डिस्चार्ज का एहसास करने के लिए, कुंजी रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रतिवर्तीता है। उस समय, अधिकांश गैर-रिचार्जेबल बैटरियों में लिथियम एनोड और कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जाता था। रिचार्जेबल बैटरियों को साकार करने के लिए, वैज्ञानिकों ने स्तरित संक्रमण धातु सल्फाइड के सकारात्मक इलेक्ट्रोड में लिथियम आयनों के प्रतिवर्ती सम्मिलन का अध्ययन करना शुरू किया।

एक्सॉनमोबिल के स्टेनली व्हिटिंगम ने पाया कि कैथोड सामग्री के रूप में स्तरित TiS2 का उपयोग करके इंटरकलेशन रासायनिक प्रतिक्रिया को मापा जा सकता है, और डिस्चार्ज उत्पाद LiTiS2 है।

1976 में व्हिटिंगम द्वारा विकसित बैटरी ने अच्छी प्रारंभिक दक्षता हासिल की। हालाँकि, कई बार बार-बार चार्ज करने और डिस्चार्ज करने के बाद, बैटरी में लिथियम डेंड्राइट बन गए। डेंड्राइट नकारात्मक ध्रुव से सकारात्मक ध्रुव की ओर बढ़े, जिससे शॉर्ट सर्किट हुआ, जिससे इलेक्ट्रोलाइट के प्रज्वलित होने का खतरा पैदा हो गया और अंततः विफल हो गया।

1989 में, लिथियम/मोलिब्डेनम सेकेंडरी बैटरी की आग दुर्घटना के कारण, कुछ को छोड़कर अधिकांश कंपनियां लिथियम मेटल सेकेंडरी बैटरी के विकास से हट गईं। लिथियम धातु माध्यमिक बैटरियों का विकास मूल रूप से रोक दिया गया था क्योंकि सुरक्षा समस्या का समाधान नहीं किया जा सका।

विभिन्न संशोधनों के खराब प्रभाव के कारण, लिथियम धातु माध्यमिक बैटरी पर अनुसंधान स्थिर हो गया है। अंत में, शोधकर्ताओं ने एक मौलिक समाधान चुना: लिथियम धातु माध्यमिक बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों के रूप में एम्बेडेड यौगिकों के साथ एक रॉकिंग चेयर बैटरी।

1980 के दशक में, गुडनाउ ने इंग्लैंड के ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में स्तरित लिथियम कोबालेट और लिथियम निकल ऑक्साइड कैथोड सामग्री की संरचना का अध्ययन किया। अंत में, शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि आधे से अधिक लिथियम को कैथोड सामग्री से उलटा तरीके से हटाया जा सकता है। इस परिणाम के फलस्वरूप अंततः द का जन्म हुआ।

1991 में, सोनी कंपनी ने पहली वाणिज्यिक लिथियम बैटरी (एनोड ग्रेफाइट, कैथोड लिथियम यौगिक, कार्बनिक विलायक में भंग इलेक्ट्रोड तरल लिथियम नमक) लॉन्च की। उच्च ऊर्जा घनत्व और विभिन्न फॉर्मूलेशन की विशेषताओं के कारण जो विभिन्न उपयोग वातावरणों के अनुकूल हो सकते हैं, लिथियम बैटरियों का व्यावसायीकरण किया गया है और बाजार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।