Baterai litium ion mulai bekerja dengan cepat, mendekati daya baterai

Pada tahun 1800, Alessandro Volta, seorang fisikawan Italia, menemukan tumpukan Volta, baterai pertama dalam sejarah manusia. Baterai pertama terbuat dari lembaran seng (anoda) dan tembaga (katoda) serta kertas yang direndam dalam air garam (elektrolit), menunjukkan kemungkinan listrik buatan.

Sejak saat itu, sebagai perangkat yang dapat mengalirkan arus secara terus menerus dan stabil, baterai telah mengalami pengembangan lebih dari 200 tahun dan terus memenuhi kebutuhan masyarakat akan penggunaan listrik yang fleksibel.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan besarnya permintaan akan energi terbarukan dan meningkatnya kekhawatiran terhadap pencemaran lingkungan, baterai sekunder (atau baterai) yang dapat mengubah bentuk energi lain menjadi energi listrik dan menyimpannya dalam bentuk energi kimia terus membawa perubahan pada energi. sistem.

Perkembangan baterai lithium menunjukkan kemajuan masyarakat dari aspek lain. Faktanya, pesatnya perkembangan telepon seluler, komputer, kamera, dan kendaraan listrik didasarkan pada kematangan teknologi baterai litium.

Chen Jenderal Kelahiran dan kecemasan baterai litium semakin dekat

Kelahiran baterai litium

Baterai mempunyai kutub positif dan negatif. Kutub positif, disebut juga katoda, biasanya terbuat dari bahan yang lebih stabil, sedangkan kutub negatif, disebut juga anoda, biasanya terbuat dari bahan logam "sangat aktif". Kutub positif dan negatif dipisahkan oleh elektrolit dan disimpan dalam bentuk energi kimia.

Reaksi kimia antara dua kutub menghasilkan ion dan elektron. Ion dan elektron ini bergerak di dalam baterai, memaksa elektron bergerak keluar, membentuk siklus dan menghasilkan listrik.

Pada tahun 1970-an, krisis minyak di Amerika Serikat, ditambah dengan kebutuhan energi baru di bidang militer, penerbangan, kedokteran, dan bidang lainnya, mendorong pencarian baterai yang dapat diisi ulang untuk menyimpan energi bersih terbarukan.

Dari semua logam, litium memiliki berat jenis dan potensial elektroda yang sangat rendah. Dengan kata lain, sistem baterai litium dapat mencapai kepadatan energi maksimum secara teori, sehingga litium adalah pilihan alami para perancang baterai.

Namun, litium sangat reaktif dan dapat terbakar serta meledak jika terkena air atau udara. Oleh karena itu, menjinakkan litium telah menjadi kunci pengembangan baterai. Selain itu, litium mudah bereaksi dengan air pada suhu kamar. Jika litium logam akan digunakan dalam sistem baterai, penting untuk memasukkan elektrolit non-air.

Pada tahun 1958, Harris mengusulkan penggunaan elektrolit organik sebagai elektrolit baterai logam. Pada tahun 1962, Misi Lockheed dan SpaceCo. Chilton Jr. dari militer AS dan Cook mengemukakan gagasan "sistem elektrolit litium non-air".

Chilton dan Cook merancang baterai jenis baru, yang menggunakan logam litium sebagai katoda, Ag, Cu, Ni halida sebagai katoda, dan garam logam titik leleh rendah lic1-AlCl3 yang dilarutkan dalam propilen karbonat sebagai elektrolit. Meskipun masalah baterai membuatnya tetap berada pada konsep daripada kelayakan komersial, karya Chilton dan Cook adalah awal dari penelitian baterai lithium.

Pada tahun 1970, Panasonic Electric Co. Jepang dan militer AS secara mandiri mensintesis bahan katoda baru - karbon fluorida hampir pada waktu yang bersamaan. Kristal karbon fluorida dengan ekspresi molekul (CFx) N (0,5 ≤ x ≤ 1) berhasil dibuat oleh Panasonic Electric Co., Ltd. dan digunakan sebagai anoda baterai litium. Penemuan baterai litium fluorida merupakan langkah penting dalam sejarah perkembangan baterai litium. Ini adalah pertama kalinya memperkenalkan "senyawa tertanam" ke dalam desain baterai litium.

Namun, untuk mewujudkan pengisian dan pengosongan baterai litium yang dapat dibalik, kuncinya adalah reaksi kimia yang dapat dibalik. Pada saat itu, sebagian besar baterai non-isi ulang menggunakan anoda litium dan elektrolit organik. Untuk mewujudkan baterai yang dapat diisi ulang, para ilmuwan mulai mempelajari penyisipan ion litium yang dapat dibalik ke dalam elektroda positif dari logam transisi sulfida berlapis.

Stanley Whittingham dari ExxonMobil menemukan bahwa reaksi kimia interkalasi dapat diukur dengan menggunakan TiS2 berlapis sebagai bahan katoda, dan produk pelepasannya adalah LiTiS2.

Pada tahun 1976, baterai yang dikembangkan oleh Whittingham mencapai efisiensi awal yang baik. Namun, setelah pengisian dan pengosongan berulang kali beberapa kali, dendrit litium terbentuk di dalam baterai. Dendrit tersebut tumbuh dari kutub negatif ke kutub positif sehingga membentuk arus pendek yang menimbulkan bahaya penyalaan elektrolit dan akhirnya gagal.

Pada tahun 1989, karena kecelakaan kebakaran baterai sekunder litium/molibdenum, sebagian besar perusahaan kecuali beberapa perusahaan menarik diri dari pengembangan baterai sekunder logam litium. Pengembangan baterai sekunder logam litium pada dasarnya dihentikan karena masalah keamanan tidak dapat diatasi.

Karena pengaruh buruk dari berbagai modifikasi, penelitian tentang baterai sekunder logam lithium mengalami stagnasi. Akhirnya, para peneliti memilih solusi radikal: baterai kursi goyang dengan senyawa tertanam sebagai kutub positif dan negatif baterai sekunder logam litium.

Pada 1980-an, Goodnow mempelajari struktur bahan katoda litium kobalat dan litium nikel oksida berlapis di Universitas Oxford, Inggris. Akhirnya, para peneliti menyadari bahwa lebih dari separuh litium dapat dihilangkan dari bahan katoda secara reversibel. Hasil ini akhirnya berujung pada lahirnya The.

Pada tahun 1991, Perusahaan SONY meluncurkan baterai litium komersial pertama (grafit anoda, senyawa litium katoda, garam litium cair elektroda yang dilarutkan dalam pelarut organik). Karena karakteristik kepadatan energi yang tinggi dan formulasi berbeda yang dapat beradaptasi dengan lingkungan penggunaan yang berbeda, baterai lithium telah dikomersialkan dan digunakan secara luas di pasar.