බැටරි උපාංගයේ මූලාරම්භය ලයිඩන් බෝතලය සොයා ගැනීමත් සමඟ ආරම්භ විය හැකිය. 1745 දී ලන්දේසි විද්‍යාඥ Pieter van Musschenbroek විසින් Leiden බෝතලය මුලින්ම සොයා ගන්නා ලදී. Leyden jar යනු ප්රාථමික ධාරිත්‍රක උපාංගයකි. එය පරිවාරකයක් මගින් වෙන් කරන ලද ලෝහ තහඩු දෙකකින් සමන්විත වේ. ඉහත ලෝහ සැරයටිය ගබඩා කිරීමට සහ ආරෝපණ මුදා හැරීමට භාවිතා කරයි. ඔබ සැරයටිය ස්පර්ශ කරන විට ලෝහ බෝලය භාවිතා කරන විට, ලයිඩන් බෝතලය අභ්යන්තර විද්යුත් ශක්තිය තබා ගැනීමට හෝ ඉවත් කිරීමට හැකි වන අතර, එහි මූලධර්මය සහ සකස් කිරීම සරල ය. උනන්දුවක් දක්වන ඕනෑම කෙනෙකුට එය නිවසේදීම සාදා ගත හැකිය, නමුත් එහි සරල මාර්ගෝපදේශය හේතුවෙන් එහි ස්වයං-විසර්ජන සංසිද්ධිය වඩාත් දරුණු වේ. සාමාන්යයෙන් පැය කිහිපයකින් දින කිහිපයකින් සියලුම විදුලිය විසර්ජනය වේ. කෙසේ වෙතත්, ලයිඩන් බෝතලය මතුවීම විදුලිය පිළිබඳ පර්යේෂණයේ නව අදියරක් සනිටුහන් කරයි.
1790 ගණන්වල ඉතාලි විද්‍යාඥ ලුයිගි ගැල්වානි ගෙම්බා කකුල් සම්බන්ධ කිරීම සඳහා සින්ක් සහ තඹ වයර් භාවිතා කරන බව සොයා ගත් අතර ගෙම්බා කකුල් ඇඹරෙන බව සොයා ගත් අතර ඔහු "ජෛව විදුලිය" යන සංකල්පය යෝජනා කළේය. මෙම සොයාගැනීම ඉතාලි විද්‍යාඥ ඇලෙස්සැන්ඩ්‍රෝගේ කම්පනයට හේතු විය. Volta ගේ විරෝධය, Volta විශ්වාස කරන්නේ ගෙම්බාගේ කකුල් වල ඇඹරීම ගෙම්බා මත ඇති විද්යුත් ධාරාවට වඩා ලෝහයෙන් ජනනය වන විද්යුත් ධාරාවෙන් බවයි. ගැල්වානිගේ න්‍යාය ප්‍රතික්ෂේප කිරීම සඳහා වෝල්ටා ඔහුගේ සුප්‍රසිද්ධ Volta Stack යෝජනා කළේය. වෝල්ටීය ස්ටැක් එක සින්ක් සහ තඹ තහඩු වලින් සමන්විත වන අතර ඒවා අතර ලුණු වතුරේ පොඟවා ඇති කාඩ්බෝඩ් ඇත. මෙය යෝජිත රසායනික බැටරියක මූලාකෘතියයි.
වෝල්ටීය සෛලයක ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්රතික්රියා සමීකරණය:
ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය: 2H^++2e^-→H_2
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-
1836 දී බ්‍රිතාන්‍ය විද්‍යාඥ ජෝන් ෆ්‍රෙඩ්රික් ඩැනියෙල් විසින් බැටරියේ වායු බුබුලු ඇතිවීමේ ගැටලුව විසඳීම සඳහා ඩැනියෙල් බැටරිය සොයා ගන්නා ලදී. ඩැනියෙල් බැටරිය නවීන රසායනික බැටරියක මූලික ස්වරූපය ඇත. එය කොටස් දෙකකින් සමන්විත වේ. ධනාත්මක කොටස තඹ සල්ෆේට් ද්‍රාවණයක ගිල්වනු ලැබේ. තඹ වල අනෙක් කොටස සින්ක් සින්ක් සල්ෆේට් ද්‍රාවණයක ගිල්වා ඇත. මුල් ඩැනියෙල් බැටරිය තඹ භාජනයක තඹ සල්ෆේට් ද්‍රාවණයකින් පුරවා මධ්‍යයේ සෙරමික් සිදුරු සහිත සිලින්ඩරාකාර බහාලුමක් ඇතුළු කරන ලදී. මෙම සෙරමික් කන්ටේනරය තුළ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය ලෙස සින්ක් දණ්ඩක් සහ සින්ක් සල්ෆේට් ඇත. ද්රාවණය තුළ, සෙරමික් බහාලුම්වල ඇති කුඩා සිදුරු මඟින් යතුරු දෙක අයන හුවමාරු කර ගැනීමට ඉඩ සලසයි. නවීන ඩැනියෙල් බැටරි මෙම බලපෑම ලබා ගැනීම සඳහා බොහෝ විට ලුණු පාලම් හෝ අර්ධ පාරගම්ය පටල භාවිතා කරයි. ඩැනියෙල් බැටරි ටෙලිග්‍රාෆ් ජාලයේ බල ප්‍රභවයක් ලෙස භාවිතා කරන ලද්දේ වියළි බැටරි ඒවා ප්‍රතිස්ථාපනය කරන තුරුය.
ඩැනියෙල් බැටරියේ ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්රතික්රියා සමීකරණය:
ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-
මේ වන විට, බැටරියේ ප්රාථමික ස්වරූපය තීරණය කර ඇති අතර, ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය, සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය සහ ඉලෙක්ට්රෝලය ඇතුළත් වේ. එවැනි පදනමක් මත, ඉදිරි වසර 100 තුළ බැටරි වේගවත් සංවර්ධනයකට ලක්ව ඇත. 1856 දී ප්‍රංශ විද්‍යාඥ ගැස්ටන් ප්ලාන්ටේ විසින් ඊයම්-අම්ල බැටරි සොයා ගැනීම ඇතුළු බොහෝ නව බැටරි පද්ධති දර්ශනය වී ඇත. ඊයම්-අම්ල බැටරි එහි විශාල ප්‍රතිදාන ධාරාව සහ අඩු මිල පුළුල් අවධානයට ලක්ව ඇත, එබැවින් එය මුල් විදුලිය වැනි බොහෝ ජංගම උපාංගවල භාවිතා වේ. වාහන. එය බොහෝ විට සමහර රෝහල් සහ මූලික ස්ථාන සඳහා උපස්ථ බල සැපයුමක් ලෙස භාවිතා කරයි. ඊයම්-අම්ල බැටරි ප්රධාන වශයෙන් ඊයම්, ඊයම් ඩයොක්සයිඩ් සහ සල්ෆියුරික් අම්ල ද්රාවණයෙන් සමන්විත වන අතර ඒවායේ වෝල්ටීයතාවය 2V පමණ විය හැක. නවීන කාලවලදී පවා, ඊයම්-අම්ල බැටරි ඒවායේ පරිණත තාක්ෂණය, අඩු මිල සහ ආරක්ෂිත ජලය පදනම් කරගත් පද්ධති හේතුවෙන් ඉවත් කර නොමැත.
ඊයම්-අම්ල බැටරියේ ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්රතික්රියා සමීකරණය:
Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-
1899 දී ස්වීඩන් විද්‍යාඥ Waldemar Jungner විසින් සොයා ගන්නා ලද නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරිය, ඊයම්-ඇසිඩ් බැටරිවලට වඩා එහි ශක්ති ඝනත්වය වැඩි නිසා මුල් වෝක්මන් වැනි කුඩා ජංගම ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගවල බහුලව භාවිතා වේ. ඊයම් අම්ල බැටරි වලට සමානයි. 1990 ගණන්වල සිට නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි ද බහුලව භාවිතා වී ඇත, නමුත් ඒවායේ විෂ වීම සාපේක්ෂව ඉහළ මට්ටමක පවතින අතර බැටරියම නිශ්චිත මතක බලපෑමක් ඇත. නැවත ආරෝපණය කිරීමට පෙර බැටරිය සම්පූර්ණයෙන්ම විසර්ජනය කළ යුතු බවත්, අපද්‍රව්‍ය බැටරි ගොඩබිම අපවිත්‍ර කරන බවත් යනාදී වශයෙන් ඇතැම් වැඩිහිටි අය කියනු අපට නිතර අසන්නට ලැබෙන්නේ මේ නිසාය. (ධාවන බැටරි පවා ඉතා විෂ සහිත වන අතර සෑම තැනකම ඉවත නොදැමිය යුතු බව සලකන්න. නමුත් දැනට පවතින ලිතියම් බැටරිවල මතක ප්‍රතිලාභ නොමැති අතර අධික ලෙස විසර්ජනය කිරීම බැටරි ආයු කාලයට හානිකර වේ.) නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි පරිසරයට වඩාත් හානිකර වන අතර ඒවායේ උෂ්ණත්වය සමඟ අභ්යන්තර ප්රතිරෝධය වෙනස් වනු ඇත, ආරෝපණය කිරීමේදී අධික ධාරාවක් හේතුවෙන් හානි සිදු විය හැක. නිකල්-හයිඩ්‍රජන් බැටරි 2005 දී පමණ එය ක්‍රමයෙන් ඉවත් කර ඇත. මෙතෙක් නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරි වෙළඳපොලේ දක්නට ලැබෙන්නේ කලාතුරකිනි.
නිකල්-කැඩ්මියම් බැටරියේ ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්රතික්රියා සමීකරණය:
Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-
ලිතියම් ලෝහ බැටරි අදියර
1960 ගණන්වලදී මිනිසුන් නිල වශයෙන් ලිතියම් බැටරි යුගයට ඇතුල් විය.
ලිතියම් ලෝහය 1817 දී සොයා ගන්නා ලද අතර, ලිතියම් ලෝහයේ භෞතික හා රසායනික ගුණාංග සහජයෙන්ම බැටරි සඳහා ද්රව්ය ලෙස භාවිතා වන බව මිනිසුන් ඉක්මනින්ම වටහා ගත්හ. එහි අඩු ඝනත්වය (0.534g 〖cm〗^(-3)), විශාල ධාරිතාව (3860mAh g^(-1) දක්වා න්‍යායාත්මක) සහ එහි අඩු විභවය (සම්මත හයිඩ්‍රජන් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට සාපේක්ෂව -3.04V) ඇත. මේවා බොහෝ දුරට මිනිසුන්ට පවසන්නේ මම කදිම බැටරියේ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය බවයි. කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් ලෝහයටම විශාල ගැටළු තිබේ. එය ඉතා ක්‍රියාකාරී වන අතර, ජලය සමඟ ප්‍රචණ්ඩ ලෙස ප්රතික්රියා කරයි, සහ මෙහෙයුම් පරිසරය මත ඉහළ අවශ්‍යතා ඇත. ඒ නිසා කාලයක් ඒකෙන් මිනිස්සු අසරණ වුණා.
1913 දී ලුවිස් සහ කීස් ලිතියම් ලෝහ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ විභවය මැනිය. එය අසාර්ථක වුවද ඉලෙක්ට්රෝලය ලෙස ප්‍රොපිලමයින් ද්රාවණය තුළ ලිතියම් අයඩයිඩ් සමඟ බැටරි පරීක්ෂණයක් සිදු කරන ලදී.
1958 දී, විලියම් සිඩ්නි හැරිස් සිය ආචාර්ය උපාධි නිබන්ධනයේ සඳහන් කළේ ඔහු ලිතියම් ලෝහ විවිධ කාබනික එස්ටර ද්‍රාවණවල දමා නිෂ්ක්‍රීය ස්ථර මාලාවක් (පර්ක්ලෝරික් අම්ලයේ ලිතියම් ලෝහය ඇතුළුව) සෑදීම නිරීක්ෂණය කළ බවයි. ලිතියම් LiClO_4
ප්‍රොපිලීන් කාබනේට් වල PC ද්‍රාවණයේ ඇති සංසිද්ධිය සහ මෙම ද්රාවණය අනාගතයේ දී ලිතියම් බැටරිවල අත්‍යවශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් පද්ධතියකි), සහ විශේෂිත අයන සම්ප්‍රේෂණ සංසිද්ධියක් නිරීක්ෂණය කර ඇත, එබැවින් මෙය පදනම් කරගෙන සමහර මූලික විද්යුත් විච්ඡේදක පරීක්ෂණ සිදු කර ඇත. මෙම අත්හදා බැලීම් නිල වශයෙන් ලිතියම් බැටරි නිපදවීමට හේතු විය.
1965 දී, NASA විසින් lithium perchlorate PC විසඳුම්වල Li||Cu බැටරි ආරෝපණය කිරීම සහ විසර්ජන සංසිද්ධි පිළිබඳ ගැඹුරු අධ්‍යයනයක් සිදු කරන ලදී. LiBF_4, LiI, LiAl〖Cl〗_4, LiCl විශ්ලේෂණය ඇතුළු අනෙකුත් විද්යුත් විච්ඡේදක පද්ධති, මෙම පර්යේෂණය කාබනික විද්යුත් විච්ඡේදක පද්ධති කෙරෙහි විශාල උනන්දුවක් ඇති කර ඇත.
1969 දී පේටන්ට් බලපත්‍රයක් පෙන්නුම් කළේ ලිතියම්, සෝඩියම් සහ පොටෑසියම් ලෝහ භාවිතයෙන් කාබනික ද්‍රාවණ බැටරි වාණිජකරණය කිරීමට යමෙකු උත්සාහ කිරීමට පටන් ගෙන ඇති බවයි.
1970 දී, ජපානයේ පැනසොනික් සංස්ථාව Li‖CF_x ┤ බැටරිය සොයා ගන්නා ලදී, එහිදී x අනුපාතය සාමාන්යයෙන් 0.5-1 වේ. CF_x යනු ෆ්ලෝරොකාබනයකි. ෆ්ලෝරීන් වායුව ඉතා විෂ සහිත වුවද, ෆ්ලෝරෝ කාබන් යනු සුදු පැහැති විෂ නොවන කුඩු වර්ගයකි. Li‖CF_x ┤ බැටරියේ මතුවීම ප්‍රථම සැබෑ වාණිජ ලිතියම් බැටරිය ලෙස දැක්විය හැක. Li‖CF_x ┤ බැටරිය ප්රාථමික බැටරියකි. තවමත්, එහි ධාරිතාව විශාලයි, සෛද්ධාන්තික ධාරිතාව 865mAh 〖Kg〗^(-1), සහ එහි විසර්ජන වෝල්ටීයතාවය දිගු පරාසයක ඉතා ස්ථායී වේ. එබැවින්, බලය ස්ථායී වන අතර ස්වයං-විසර්ජන සංසිද්ධිය කුඩා වේ. නමුත් එය අසමසම අනුපාත කාර්ය සාධනයක් ඇති අතර ආරෝපණය කළ නොහැක. එමනිසා, එය සාමාන්යයෙන් මැංගනීස් ඩයොක්සයිඩ් සමඟ ඒකාබද්ධ කර Li‖CF_x ┤-MnO_2 බැටරි සාදන අතර, සමහර කුඩා සංවේදක, ඔරලෝසු ආදිය සඳහා අභ්යන්තර බැටරි ලෙස භාවිතා කරන අතර ඒවා ඉවත් කර නොමැත.
ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Li→〖Li〗^++e^-
1975 දී ජපානයේ Sanyo Corporation විසින් Li‖MnO_2 ┤ බැටරිය සොයා ගන්නා ලදී, එය ප්‍රථමයෙන් නැවත ආරෝපණය කළ හැකි සූර්ය ගණක යන්ත්‍රවල භාවිතා කරන ලදී. මෙය පළමු නැවත ආරෝපණය කළ හැකි ලිතියම් බැටරිය ලෙස සැලකිය හැකිය. එකල මෙම නිෂ්පාදනය ජපානයේ ඉතා සාර්ථක වූවත් මිනිසුන්ට එවැනි ද්රව්ය පිළිබඳ ගැඹුරු අවබෝධයක් නොතිබූ අතර එහි ලිතියම් සහ මැංගනීස් ඩයොක්සයිඩ් දැන සිටියේ නැත. ප්රතික්රියාව පිටුපස ඇත්තේ කුමන ආකාරයේ හේතුවක්ද?
ඒ සමගම වාගේ, ඇමරිකානුවන් නැවත භාවිතා කළ හැකි බැටරියක් සොයමින් සිටි අතර, අපි දැන් ද්විතියික බැටරියක් ලෙස හැඳින්වේ.
1972 දී MBAmand (සමහර විද්‍යාඥයින්ගේ නම් මුලදී පරිවර්තනය කර නොතිබුණි) සම්මන්ත්‍රණ පත්‍රිකාවක M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (M යනු ක්ෂාර ලෝහයකි) සහ Prussian නිල් ව්‍යුහයක් සහිත අනෙකුත් ද්රව්ය මගින් යෝජනා කරන ලදී. , සහ එහි අයන අන්තර් සංසිද්ධිය අධ්‍යයනය කළේය. තවද 1973 දී, බෙල් ලැබ්ස් හි J. බ්‍රෝඩ්හෙඩ් සහ අනෙකුත් අය සල්ෆර් සහ අයඩින් පරමාණුවල අන්තර් සංසිද්ධිය අධ්‍යයනය කළහ. අයන අන්තර් සංසිද්ධිය පිළිබඳ මෙම මූලික අධ්‍යයනයන් ලිතියම් බැටරිවල ක්‍රමානුකූල ප්‍රගතිය සඳහා වඩාත් වැදගත් ගාමක බලවේගයයි. පසුව ලිතියම්-අයන බැටරි හැකි බවට මෙම අධ්‍යයනයන් නිසා මුල් පර්යේෂණය නිරවද්‍ය වේ.
1975 දී, Exxon හි Martin B. Dines (Exxon Mobil හි පූර්වගාමියා) සංක්‍රාන්ති ලෝහ dichalcogenides සහ ක්ෂාර ලෝහ මාලාවක් අතර අන්තර් සම්බන්ධය පිළිබඳ මූලික ගණනය කිරීම් සහ අත්හදා බැලීම් සිදු කරන ලද අතර එම වසරේම, Exxon යනු තවත් නමක් වූ විද්‍යාඥ MS Whittingham විසින් පේටන්ට් බලපත්‍රයක් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. Li‖TiS_2 ┤ තටාකය මත. තවද 1977 දී, Exoon විසින් Li-Al‖TiS_2┤ මත පදනම් වූ බැටරියක් වාණිජකරණය කරන ලද අතර, ලිතියම් ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහය බැටරියේ ආරක්ෂාව වැඩි කළ හැක (තවමත් සැලකිය යුතු අවදානමක් ඇතත්). ඊට පසු, එවැනි බැටරි පද්ධති එක්සත් ජනපදයේ Eveready විසින් අනුක්‍රමිකව භාවිතා කර ඇත. බැටරි සමාගම සහ ග්රේස් සමාගම වාණිජකරණය කිරීම. Li‖TiS_2 ┤ බැටරිය සැබෑ අර්ථයෙන් පළමු ද්විතියික ලිතියම් බැටරිය විය හැකි අතර, එය එකල උණුසුම්ම බැටරි පද්ධතිය ද විය. එකල එහි ශක්ති ඝනත්වය ඊයම් අම්ල බැටරි මෙන් 2-3 ගුණයක් පමණ විය.
ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Li→〖Li〗^++e^-
ඒ අතරම, කැනේඩියානු විද්‍යාඥ MA Py විසින් 2 දී Li‖MoS_1983┤ බැටරිය සොයා ගන්නා ලද අතර එය Li‖TiS_60┤ ට සමාන වන 65/1C දී 1-3Wh 〖Kg〗^(-2) ශක්ති ඝනත්වයක් තිබිය හැකිය. බැටරිය. මේ මත පදනම්ව, 1987 දී කැනේඩියානු සමාගමක් වන Moli Energy විසින් සැබවින්ම පුළුල් ලෙස වාණිජකරණය කරන ලද ලිතියම් බැටරියක් දියත් කරන ලද අතර එය ලොව පුරා පුළුල් ලෙස ඉල්ලා සිටියේය. මෙය ඓතිහාසික වශයෙන් වැදගත් සිදුවීමක් විය යුතුව තිබුණත් පසුව මෝලිගේ පරිහානියට ද එය හේතු වන බව සරදමකි. පසුව 1989 වසන්තයේ දී, Moli සමාගම එහි දෙවන පරම්පරාවේ Li‖MoS_2┤ බැටරි නිෂ්පාදන දියත් කළේය. 1989 වසන්තය අවසානයේ, Moli හි පළමු පරම්පරාවේ Li‖MoS_2┤ බැටරි නිෂ්පාදනය පුපුරා ගොස් මහා පරිමාණ භීතියක් ඇති කළේය. එම වසරේම ගිම්හානයේදී, සියලුම නිෂ්පාදන නැවත කැඳවන ලද අතර, වින්දිතයින්ට වන්දි ලබා දෙන ලදී. එම වසර අවසානයේදී, Moli Energy බංකොලොත්භාවය ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද අතර 1990 වසන්තයේ දී ජපානයේ NEC විසින් අත්පත් කර ගන්නා ලදී. එවකට කැනේඩියානු විද්‍යාඥයෙකු වූ Jeff Dahn, Moli හි බැටරි ව්‍යාපෘතිය මෙහෙයවූ බවට කටකතා පැතිර යන බව සඳහන් කිරීම වටී. Li‖MoS_2 ┤ බැටරි අඛණ්ඩව ලැයිස්තුගත කිරීමට ඔහුගේ විරුද්ධත්වය නිසා බලශක්ති සහ ඉල්ලා අස්විය.
ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: Li→〖Li〗^++e^-
මේ වන විට ලිතියම් ලෝහ බැටරි ක්‍රමක්‍රමයෙන් මහජනයාගේ ඇසින් ඉවත්ව ගොස් ඇත. 1970 සිට 1980 දක්වා කාලය තුළ ලිතියම් බැටරි පිළිබඳ විද්‍යාඥයින්ගේ පර්යේෂණ ප්රධාන වශයෙන් කැතෝඩ ද්රව්ය කෙරෙහි යොමු වූ බව අපට පෙනේ. අවසාන ඉලක්කය සංක්‍රාන්ති ලෝහ ඩයිචල්කොජෙනයිඩ කෙරෙහි නොවරදවාම අවධානය යොමු කරයි. ඒවායේ ස්ථර ව්‍යුහය නිසා (සංක්‍රාන්ති ලෝහ ඩයිචල්කොජෙනයිඩ දැන් ද්විමාන ද්‍රව්‍යයක් ලෙස පුළුල් ලෙස අධ්‍යයනය කර ඇත), ඒවායේ ස්ථර සහ ලිතියම් අයන ඇතුළත් කිරීමට ඉඩ සැලසීමට ස්ථර අතර ප්‍රමාණවත් හිඩැස් ඇත. එකල, මෙම කාලය තුළ ඇනෝඩ ද්රව්ය පිළිබඳ පර්යේෂණ ඉතා අල්පය. සමහර අධ්‍යයනයන් ලිතියම් ලෝහයේ ස්ථායීතාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මිශ්‍ර කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇතත්, ලිතියම් ලෝහය ඉතා අස්ථායී හා භයානක ය. මෝලිගේ බැටරිය පිපිරීම ලොවම කම්පනයට පත් කළ සිදුවීමක් වුවද, ලිතියම් ලෝහ බැටරි පිපිරුණු අවස්ථා බොහෝය.
එපමණක් නොව, ලිතියම් බැටරි පිපිරීමට හේතුව ජනතාව හොඳින් දැන සිටියේ නැත. මීට අමතරව, ලිතියම් ලෝහය එහි ඇති හොඳ ගුණාංග නිසා වරක් ප්‍රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍යයක් ලෙස සලකනු ලැබීය. මෝලිගේ බැටරි පිපිරීමෙන් පසු, ලිතියම් ලෝහ බැටරි සඳහා මිනිසුන්ගේ පිළිගැනීම පහත වැටුණු අතර, ලිතියම් බැටරි අඳුරු කාල පරිච්ඡේදයකට ඇතුල් විය.
ආරක්ෂිත බැටරියක් තිබීම සඳහා, මිනිසුන් හානිකර ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය සමඟ ආරම්භ කළ යුතුය. තවමත්, මෙහි ගැටළු මාලාවක් ඇත: ලිතියම් ලෝහයේ විභවය නොගැඹුරු වන අතර, අනෙකුත් සංයෝග සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ භාවිතා කිරීම සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ විභවය වැඩි කරනු ඇත, සහ මේ ආකාරයෙන්, ලිතියම් බැටරි සමස්ත විභව වෙනස අඩු කරනු ඇත. කුණාටුවෙහි ශක්ති ඝනත්වය. එම නිසා විද්‍යාඥයින්ට ඊට අනුරූප අධි වෝල්ටීයතා කැතෝඩ ද්රව්ය සොයා ගැනීමට සිදුවේ. ඒ සමගම, බැටරියේ ඉලෙක්ට්රෝලය ධනාත්මක හා සෘණ වෝල්ටීයතාවයන් සහ චක්ර ස්ථායීතාවයට අනුරූප විය යුතුය. ඒ සමගම, විද්යුත් විච්ඡේදකයේ සන්නායකතාවය සහ තාප ප්රතිරෝධය වඩා හොඳය. මෙම ප්‍රශ්න මාලාව වඩාත් තෘප්තිමත් පිළිතුරක් සොයා ගැනීමට විද්‍යාඥයන් දිගු කලක් ප්‍රහේලිකාවක් විය.
විද්‍යාඥයින් විසින් විසඳිය යුතු පළමු ගැටළුව වන්නේ ලිතියම් ලෝහය ප්‍රතිස්ථාපනය කළ හැකි ආරක්ෂිත, හානිකර ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍යයක් සොයා ගැනීමයි. ලිතියම් ලෝහයේම ඕනෑවට වඩා රසායනික ක්‍රියාකාරකම් ඇති අතර ඩෙන්ඩ්‍රයිට් වර්ධක ගැටළු මාලාවක් භාවිතය පරිසරය සහ කොන්දේසි මත ඉතා දරුණු වී ඇති අතර එය ආරක්ෂිත නොවේ. ග්රැෆයිට් දැන් ලිතියම්-අයන බැටරි වල සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ප්රධාන අංගය වන අතර ලිතියම් බැටරි වල එහි යෙදීම් 1976 තරම් ඈතක දී අධ්‍යයනය කර ඇත. 1976 දී Besenhard, JO LiC_R හි විද්යුත් රසායනික සංශ්ලේෂණය පිළිබඳ වඩාත් සවිස්තරාත්මක අධ්‍යයනයක් සිදු කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, මිනිරන් විශිෂ්ට ගුණාංග (ඉහළ සන්නායකතාව, ඉහළ ධාරිතාව, අඩු විභවය, නිෂ්ක්රිය, ආදිය) ඇතත්, එම අවස්ථාවේ දී, ලිතියම් බැටරි භාවිතා ඉලෙක්ට්රෝලය සාමාන්යයෙන් ඉහත සඳහන් LiClO_4 PC විසඳුම වේ. ග්රැෆයිට් සැලකිය යුතු ගැටලුවක් ඇත. ආරක්ෂාව නොමැති විට, ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් පීසී අණු ද ලිතියම්-අයන අන්තර් ක්‍රියාකාරිත්වය සමඟ ග්රැෆයිට් ව්‍යුහයට ඇතුළු වන අතර එමඟින් චක්‍රයේ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩු වේ. ඒ නිසා එකල විද්‍යාඥයන් මිනිරන්වලට වැඩි කැමැත්තක් දැක්වූයේ නැත.
කැතෝඩ ද්රව්ය සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, ලිතියම් ලෝහ බැටරි අවධියේ පර්යේෂණයෙන් පසුව, විද්‍යාඥයින් සොයා ගත්තේ ලිතියේෂන් ඇනෝඩ ද්‍රව්‍යය ද LiTiS_2,〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x වැනි හොඳ ප්‍රතිවර්තනයක් සහිත ලිතියම් ගබඩා ද්‍රව්‍යයක් වන බවයි. =1,2) සහ යනාදිය සහ මෙම පදනම මත, 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3), LiV_2 O_8 සහ අනෙකුත් ද්රව්ය සංවර්ධනය කර ඇත. තවද විද්‍යාඥයින් ක්‍රමක්‍රමයෙන් විවිධ 1-මාන අයන නාලිකා (1D), 2-මාන ස්ථර අයන අන්තර්ක්‍රියා (2D) සහ 3-මාන අයන සම්ප්‍රේෂණ ජාල ව්‍යුහයන් පිළිබඳව හුරුපුරුදු වී ඇත.
LiCoO_2 (LCO) පිළිබඳ මහාචාර්ය ජෝන් බී. ගුඩ්එනොෆ්ගේ වඩාත් ප්‍රසිද්ධ පර්යේෂණය ද මේ කාලයේ සිදු විය. 1979 දී, Goodenugd et al. 2 දී NaCoO_1973 හි ව්‍යුහය පිළිබඳ ලිපියකින් දේවානුභාවයෙන් LCO සොයා ගෙන පේටන්ට් ලිපියක් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. LCO සතුව සංක්‍රාන්ති ලෝහ ඩයිසල්ෆයිඩ් වලට සමාන ස්ථර අන්තර් ව්‍යුහයක් ඇත, ලිතියම් අයන ආපසු හැරවිය හැකි ලෙස ඇතුළු කර නිස්සාරණය කළ හැකිය. ලිතියම් අයන සම්පූර්ණයෙන්ම නිස්සාරණය කළහොත්, CoO_2 හි සමීප ඇසුරුම් ව්‍යුහයක් සාදනු ලබන අතර, එය ලිතියම් සඳහා ලිතියම් අයන සමඟ නැවත ඇතුල් කළ හැකිය (ඇත්ත වශයෙන්ම, සැබෑ බැටරියක් ලිතියම් අයන සම්පූර්ණයෙන්ම නිස්සාරණය කිරීමට ඉඩ නොදේ. ධාරිතාව ඉක්මනින් ක්ෂය වීමට හේතු වේ). 1986 දී, තවමත් ජපානයේ Asahi Kasei සංස්ථාවේ සේවය කරමින් සිටි Akira Yoshino, පළමු වරට LCO, coke සහ LiClO_4 PC විසඳුම තුන ඒකාබද්ධ කර, පළමු නවීන ලිතියම්-අයන ද්විතියික බැටරිය බවට පත් වෙමින් වත්මන් ලිතියම් බවට පත් විය. බැටරිය. Sony ඉක්මනින් "ප්‍රමාණවත් තරම් හොඳ" මහලු මිනිසාගේ LCO පේටන්ට් බලපත්‍රය දුටු අතර එය භාවිතා කිරීමට අවසර ලබා ගත්තේය. 1991 දී එය LCO ලිතියම්-අයන බැටරිය වාණිජකරණය කළේය. ලිතියම්-අයන බැටරි සංකල්පය ද මෙම අවස්ථාවේදී දර්ශනය වූ අතර එහි අදහස අද දක්වාම පවතී. (Sony හි පළමු පරම්පරාවේ ලිතියම්-අයන බැටරි සහ Akira Yoshino ද ග්රැෆයිට් වෙනුවට සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය ලෙස දෘඩ කාබන් භාවිතා කරන බව සඳහන් කිරීම වටී. ඊට හේතුව ඉහත පරිගණකයේ මිනිරන් වල අන්තර් ක්‍රියාකාරිත්වය තිබීමයි)
ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6
සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-
අනෙක් අතට, 1978 දී, Armand, M. මිනිරන් ඇනෝඩය ද්‍රාවක PC අණු (එකල ප්රධාන ධාරාවේ විද්යුත් විච්ඡේදකය තවමත් පහසුවෙන් තැන්පත් කර ඇති බව) ඉහත ගැටලුව විසඳීම සඳහා ඝන පොලිමර් ඉලෙක්ට්රෝලය ලෙස පොලිඑතිලීන් ග්ලයිකෝල් (PEO) භාවිතා කිරීමට යෝජනා කළේය. PC, DEC මිශ්‍ර ද්රාවණය භාවිතා කරයි, එය ප්‍රථම වරට ලිතියම් බැටරි පද්ධතියට මිනිරන් දැමූ අතර, ඊළඟ වසරේ රොකිං-පුටු බැටරි (රොකින්-පුටු) සංකල්පය යෝජනා කළේය. එවැනි සංකල්පයක් අද දක්වාම පවතී. ED/DEC, EC/DMC යනාදී වත්මන් ප්රධාන ධාරාවේ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් පද්ධති, 1990 ගණන්වල පමණක් සෙමින් දර්ශනය වූ අතර එතැන් සිට භාවිතයේ පවතී.
එම කාල පරිච්ෙඡ්දය තුළදී, විද්‍යාඥයින් බැටරි මාලාවක් ද ගවේෂණය කළහ: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ බැටරි, Li‖V〖SE〗_2 ┤ බැටරි, Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 බැටරි, Li‖Cu, Li ‖I_2 ┤Batteries යනාදිය, ඒවා දැන් අඩු වටිනාකමක් ඇති නිසා සහ පර්යේෂණ වර්ග බොහොමයක් නොමැති නිසා මම ඒවා විස්තරාත්මකව හඳුන්වා නොදෙමි.
- Li-Ion බැටරි අදියර
1991 න් පසු ලිතියම් අයන බැටරි නිපදවීමේ යුගය අප දැන් සිටින යුගයයි. මෙහිදී මම සංවර්ධන ක්‍රියාවලිය විස්තරාත්මකව සාරාංශ නොකර ලිතියම් අයන බැටරි කිහිපයක රසායනික පද්ධතිය කෙටියෙන් හඳුන්වා දෙන්නෙමි.
වත්මන් ලිතියම්-අයන බැටරි පද්ධති පිළිබඳ හැඳින්වීමක්, මෙන්න ඊළඟ කොටස.
