ლითიუმის ბატარეების განვითარება

ბატარეის მოწყობილობის წარმოშობა შესაძლოა ლეიდენის ბოთლის აღმოჩენით დაიწყოს. ლეიდენის ბოთლი პირველად გამოიგონა ჰოლანდიელმა მეცნიერმა პიტერ ვან მუშენბროკმა 1745 წელს. ლეიდენის ქილა არის პრიმიტიული კონდენსატორი მოწყობილობა. იგი შედგება ორი ლითონის ფურცლისგან, რომლებიც გამოყოფილია იზოლატორით. ზემოთ მოყვანილი ლითონის ღერო გამოიყენება მუხტის შესანახად და გასათავისუფლებლად. როდესაც ეხებით ღეროს ლითონის ბურთის გამოყენებისას, ლეიდენის ბოთლს შეუძლია შეინარჩუნოს ან ამოიღოს შიდა ელექტრო ენერგია და მისი პრინციპი და მომზადება მარტივია. ნებისმიერ მსურველს შეუძლია მისი დამოუკიდებლად დამზადება სახლში, მაგრამ მისი თვითგამოშვების ფენომენი უფრო მძიმეა მისი მარტივი სახელმძღვანელოს გამო. ზოგადად, მთელი ელექტროენერგია რამდენიმე საათიდან რამდენიმე დღეში დაითხოვება. თუმცა, ლეიდენის ბოთლის გაჩენა ელექტროენერგიის კვლევის ახალ ეტაპს აღნიშნავს.

1790-იან წლებში იტალიელმა მეცნიერმა ლუიჯი გალვანმა აღმოაჩინა თუთიისა და სპილენძის მავთულის გამოყენება ბაყაყის ფეხების დასაკავშირებლად და აღმოაჩინა, რომ ბაყაყის ფეხები იკეცებოდა, ამიტომ მან შემოგვთავაზა კონცეფცია "ბიოელექტროენერგია". ამ აღმოჩენამ იტალიელი მეცნიერის ალესანდროს აკანკალება გამოიწვია. ვოლტას წინააღმდეგი, ვოლტა თვლის, რომ ბაყაყის ფეხების კვნეტა მოდის ლითონის მიერ წარმოქმნილი ელექტრული დენიდან და არა ბაყაყის ელექტრული დენიდან. გალვანის თეორიის გასაქარწყლებლად ვოლტამ შესთავაზა თავისი ცნობილი ვოლტა სტეკი. ვოლტაური დასტა შედგება თუთიის და სპილენძის ფურცლებისაგან, რომელთა შორის მარილიან წყალში დასველებული მუყაოა. ეს არის შემოთავაზებული ქიმიური ბატარეის პროტოტიპი.
ვოლტაური უჯრედის ელექტროდის რეაქციის განტოლება:

დადებითი ელექტროდი: 2H^++2e^-→H_2

უარყოფითი ელექტროდი: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

1836 წელს ბრიტანელმა მეცნიერმა ჯონ ფრედერიკ დანიელმა გამოიგონა დანიელის ბატარეა ბატარეაში ჰაერის ბუშტების პრობლემის გადასაჭრელად. დანიელის ბატარეას აქვს თანამედროვე ქიმიური ბატარეის პირველადი ფორმა. იგი შედგება ორი ნაწილისაგან. დადებითი ნაწილი ჩაეფლო სპილენძის სულფატის ხსნარში. სპილენძის მეორე ნაწილი არის თუთია ჩაეფლო თუთიის სულფატის ხსნარში. დანიელის თავდაპირველი ბატარეა ივსებოდა სპილენძის სულფატის ხსნარით სპილენძის ქილაში და ჩასმული იყო კერამიკული ფოროვანი ცილინდრული კონტეინერი ცენტრში. ამ კერამიკულ კონტეინერში არის თუთიის ღერო და თუთიის სულფატი, როგორც უარყოფითი ელექტროდი. ხსნარში, კერამიკული ჭურჭლის პატარა ხვრელები საშუალებას აძლევს ორ კლავიშს გაცვალონ იონები. ამ ეფექტის მისაღწევად თანამედროვე დანიელის ბატარეები ძირითადად იყენებენ მარილის ხიდებს ან ნახევრად გამტარ გარსებს. დანიელის ბატარეები გამოიყენებოდა, როგორც დენის წყარო ტელეგრაფის ქსელისთვის, სანამ მშრალი ბატარეები არ შეცვლიდნენ მათ.

დანიელის ბატარეის ელექტროდის რეაქციის განტოლება:

დადებითი ელექტროდი: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu

უარყოფითი ელექტროდი: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

ჯერჯერობით დადგენილია ბატარეის პირველადი ფორმა, რომელიც მოიცავს დადებით ელექტროდს, უარყოფით ელექტროდს და ელექტროლიტს. ასეთ საფუძველზე, ბატარეებმა განიცადეს სწრაფი განვითარება მომდევნო 100 წლის განმავლობაში. ბევრი ახალი ბატარეის სისტემა გამოჩნდა, მათ შორის ფრანგმა მეცნიერმა გასტონ პლანტემ გამოიგონა ტყვიმჟავა ბატარეები 1856 წელს. ტყვიმჟავა ბატარეები მისმა დიდმა გამომავალმა დენმა და დაბალმა ფასმა მიიპყრო ფართო ყურადღება, ამიტომ გამოიყენება ბევრ მობილურ მოწყობილობაში, როგორიცაა ადრეული ელექტრო. მანქანები. ის ხშირად გამოიყენება როგორც სარეზერვო ელექტრომომარაგება ზოგიერთი საავადმყოფოსა და საბაზო სადგურისთვის. ტყვიის მჟავა ბატარეები ძირითადად შედგება ტყვიის, ტყვიის დიოქსიდისა და გოგირდმჟავას ხსნარისგან და მათი ძაბვა შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 2 ვ. თანამედროვე დროშიც კი, ტყვიის მჟავა ბატარეები არ იქნა აღმოფხვრილი მათი მომწიფებული ტექნოლოგიის, დაბალი ფასების და უფრო უსაფრთხო წყალზე დაფუძნებული სისტემების გამო.

ტყვია-მჟავა ბატარეის ელექტროდის რეაქციის განტოლება:

Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O

უარყოფითი ელექტროდი: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-

ნიკელ-კადმიუმის ბატარეა, რომელიც გამოიგონა შვედმა მეცნიერმა ვალდემარ იუნგნერმა 1899 წელს, უფრო ფართოდ გამოიყენება პატარა მობილურ ელექტრონულ მოწყობილობებში, როგორიცაა ადრეული უოკმენები, მისი ენერგიის უფრო მაღალი სიმკვრივის გამო, ვიდრე ტყვიის მჟავა ბატარეები. ტყვიის მჟავა ბატარეების მსგავსი. ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები ასევე ფართოდ გამოიყენება 1990-იანი წლებიდან, მაგრამ მათი ტოქსიკურობა შედარებით მაღალია და თავად ბატარეას აქვს სპეციფიკური მეხსიერების ეფექტი. სწორედ ამიტომ ხშირად გვესმის ზოგიერთი ხანდაზმული ადამიანის თქმით, რომ ბატარეა სრულად უნდა იყოს დატვირთული გადატენვის წინ და რომ ნარჩენი ბატარეები აბინძურებს მიწას და ა.შ. (გაითვალისწინეთ, რომ მიმდინარე ბატარეებიც კი ძალიან ტოქსიკურია და ყველგან არ უნდა გადააგდოთ, მაგრამ ამჟამინდელ ლითიუმის ბატარეებს არ აქვთ მეხსიერების სარგებელი და ზედმეტი გამონადენი საზიანოა ბატარეის მუშაობისთვის.) ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები უფრო ზიანს აყენებს გარემოს და მათი შიდა წინააღმდეგობა შეიცვლება ტემპერატურასთან ერთად, რამაც შეიძლება ზიანი მიაყენოს დატენვის დროს გადაჭარბებული დენის გამო. ნიკელ-წყალბადის ბატარეებმა ის თანდათან გაანადგურეს დაახლოებით 2005 წელს. ჯერჯერობით, ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები იშვიათად გვხვდება ბაზარზე.

ნიკელ-კადმიუმის ბატარეის ელექტროდის რეაქციის განტოლება:

Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2

უარყოფითი ელექტროდი: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-

ლითიუმის ლითონის ბატარეის ეტაპი

1960-იან წლებში ხალხი ოფიციალურად შევიდა ლითიუმის ბატარეების ეპოქაში.

თავად ლითიუმი ლითონი აღმოაჩინეს 1817 წელს და ხალხი მალევე მიხვდა, რომ ლითიუმის ლითონის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები არსებითად გამოიყენება როგორც ბატარეების მასალა. მას აქვს დაბალი სიმკვრივე (0.534გ 〖სმ〗^(-3)), დიდი ტევადობა (თეორიული 3860 mAh g^(-1)) და დაბალი პოტენციალი (-3.04V სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან შედარებით). ეს თითქმის ეუბნება ხალხს, რომ მე ვარ იდეალური ბატარეის უარყოფითი ელექტროდის მასალა. თუმცა, თავად ლითიუმის მეტალს აქვს უზარმაზარი პრობლემები. ის ძალიან აქტიურია, ძალადობრივად რეაგირებს წყალთან და აქვს მაღალი მოთხოვნები სამუშაო გარემოზე. ამიტომ, დიდი ხნის განმავლობაში, ხალხი უძლური იყო მასთან.

1913 წელს ლუისმა და კიზმა გაზომეს ლითიუმის ლითონის ელექტროდის პოტენციალი. და ჩაატარა ბატარეის ტესტი ლითიუმის იოდიდთან პროპილამინის ხსნარში, როგორც ელექტროლიტი, თუმცა ვერ მოხერხდა.

1958 წელს უილიამ სიდნი ჰარისმა თავის სადოქტორო დისერტაციაში აღნიშნა, რომ მან ლითიუმის ლითონი მოათავსა სხვადასხვა ორგანულ ეთერულ ხსნარებში და დააკვირდა პასივაციის ფენების სერიის წარმოქმნას (ლითიუმის ლითონის ჩათვლით პერქლორინის მჟავაში). ლითიუმი LiClO_4

ფენომენი პროპილენის კარბონატის PC ხსნარში და ეს ხსნარი არის სასიცოცხლო ელექტროლიტური სისტემა მომავალში ლითიუმის ბატარეებში), და დაფიქსირდა იონის გადაცემის სპეციფიკური ფენომენი, ასე რომ, ამის საფუძველზე გაკეთდა წინასწარი ელექტროდეპოზიციის ექსპერიმენტები. ამ ექსპერიმენტებმა ოფიციალურად გამოიწვია ლითიუმის ბატარეების განვითარება.

1965 წელს NASA-მ ჩაატარა სიღრმისეული კვლევა Li||Cu ბატარეების დატენვისა და განმუხტვის ფენომენების შესახებ ლითიუმის პერქლორატის PC ხსნარებში. სხვა ელექტროლიტური სისტემები, მათ შორის LiBF_4, LiI, LiAl〖Cl〗_4, LiCl, ამ კვლევამ დიდი ინტერესი გამოიწვია ორგანული ელექტროლიტური სისტემების მიმართ.

1969 წელს პატენტმა აჩვენა, რომ ვიღაცამ დაიწყო ორგანული ხსნარის ბატარეების კომერციალიზაცია ლითიუმის, ნატრიუმის და კალიუმის ლითონების გამოყენებით.

1970 წელს იაპონიის Panasonic Corporation-მა გამოიგონა Li‖CF_x ┤ ბატარეა, სადაც x-ის თანაფარდობა ზოგადად არის 0.5-1. CF_x არის ფტორნახშირბადი. მიუხედავად იმისა, რომ ფტორი უაღრესად ტოქსიკურია, ფტორნახშირბადი თავად არის თეთრი ფერის არატოქსიკური ფხვნილი. Li‖CF_x ┤ ბატარეის გაჩენა შეიძლება ითქვას, რომ პირველი რეალური კომერციული ლითიუმის ბატარეაა. Li‖CF_x ┤ ბატარეა არის ძირითადი ბატარეა. მიუხედავად ამისა, მისი სიმძლავრე უზარმაზარია, თეორიული ტევადობა არის 865 mAh 〖Kg〗^(-1), ხოლო გამონადენის ძაბვა ძალიან სტაბილურია შორ მანძილზე. აქედან გამომდინარე, სიმძლავრე სტაბილურია და თვითგანმუხტვის ფენომენი მცირე. მაგრამ მას აქვს აბსოლუტური სიჩქარის შესრულება და მისი დამუხტვა შეუძლებელია. აქედან გამომდინარე, ის ჩვეულებრივ შერწყმულია მანგანუმის დიოქსიდთან, რათა შეიქმნას Li‖CF_x ┤-MnO_2 ბატარეები, რომლებიც გამოიყენება როგორც შიდა ბატარეები ზოგიერთი მცირე სენსორისთვის, საათისა და ა.შ. და არ არის აღმოფხვრილი.

დადებითი ელექტროდი: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF

უარყოფითი ელექტროდი: Li→〖Li〗^++e^-

1975 წელს იაპონურმა Sanyo Corporation-მა გამოიგონა Li‖MnO_2 ┤ ბატარეა, რომელიც პირველად გამოიყენებოდა მრავალჯერადი დატენვის მზის კალკულატორებში. ეს შეიძლება ჩაითვალოს პირველ მრავალჯერადი დატენვის ლითიუმის ბატარეად. მიუხედავად იმისა, რომ ამ პროდუქტმა იმ დროს იაპონიაში დიდი წარმატება მოიპოვა, ადამიანებს არ ჰქონდათ ღრმად ესმოდა ასეთი მასალა და არ იცოდნენ მისი ლითიუმი და მანგანუმის დიოქსიდი. რა სახის მიზეზი იმალება რეაქციის უკან?

თითქმის ამავე დროს ამერიკელები ეძებდნენ მრავალჯერადი გამოყენების ბატარეას, რომელსაც ახლა მეორად ბატარეას ვუწოდებთ.

1972 წელს MBArmand (ზოგიერთი მეცნიერის სახელი თავიდანვე არ იყო ნათარგმნი) შემოთავაზებული საკონფერენციო ნაშრომში M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (სადაც M არის ტუტე ლითონი) და სხვა მასალები პრუსიული ლურჯი სტრუქტურით. , და შეისწავლა მისი იონის ინტერკალაციის ფენომენი. 1973 წელს ჯ. ბროდჰედმა და Bell Labs-ის სხვა წევრებმა შეისწავლეს გოგირდისა და იოდის ატომების ინტერკალაციის ფენომენი ლითონის დიქალკოგენიდებში. ეს წინასწარი კვლევები იონთა შორისის ფენომენის შესახებ არის ყველაზე მნიშვნელოვანი მამოძრავებელი ძალა ლითიუმის ბატარეების თანდათანობითი პროგრესისთვის. თავდაპირველი კვლევა სწორედ ამ კვლევების გამო ხდება, რომ მოგვიანებით შესაძლებელი გახდა ლითიუმ-იონური ბატარეები.

1975 წელს მარტინ ბ. დაინსმა Exxon-მა (Exxon Mobil-ის წინამორბედმა) ჩაატარა წინასწარი გამოთვლები და ექსპერიმენტები გარდამავალი ლითონის დიქალკოგენიდებისა და ტუტე ლითონების სერიას შორის და იმავე წელს Exxon იყო სხვა სახელი, მეცნიერმა MS Whittingham-მა გამოაქვეყნა პატენტი. Li‖TiS_2 ┤ აუზზე. და 1977 წელს, Exoon-მა მოახდინა Li-Al‖TiS_2┤-ზე დაფუძნებული ბატარეის კომერციალიზაცია, რომელშიც ლითიუმის ალუმინის შენადნობას შეუძლია გააძლიეროს ბატარეის უსაფრთხოება (თუმცა ჯერ კიდევ არსებობს უფრო მნიშვნელოვანი რისკი). ამის შემდეგ, ასეთი ბატარეის სისტემები თანმიმდევრულად გამოიყენა Eveready-მა შეერთებულ შტატებში. ბატარეების კომპანიის და გრეის კომპანიის კომერციალიზაცია. Li‖TiS_2 ┤ ბატარეა შეიძლება იყოს პირველი მეორადი ლითიუმის ბატარეა ნამდვილი გაგებით და ის ასევე იყო ყველაზე ცხელი ბატარეის სისტემა იმ დროისთვის. იმ დროს მისი ენერგეტიკული სიმკვრივე დაახლოებით 2-3-ჯერ აღემატებოდა ტყვიამჟავას ბატარეებს.

დადებითი ელექტროდი: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2

უარყოფითი ელექტროდი: Li→〖Li〗^++e^-

ამავდროულად, კანადელმა მეცნიერმა MA Py-მ 2 წელს გამოიგონა Li‖MoS_1983┤ ბატარეა, რომელსაც შეიძლება ჰქონდეს ენერგიის სიმკვრივე 60-65 Wh 〖Kg〗^(-1) 1/3C ტემპერატურაზე, რაც უდრის Li‖TiS_2┤. ბატარეა. ამის საფუძველზე 1987 წელს კანადურმა კომპანია Moli Energy-მ გამოუშვა მართლაც ფართოდ კომერციული ლითიუმის ბატარეა, რომელიც ფართოდ იყო მოძიებული მთელ მსოფლიოში. ეს ისტორიულად მნიშვნელოვანი მოვლენა უნდა ყოფილიყო, მაგრამ ირონია ის არის, რომ ის ასევე იწვევს მოლის შემდგომ დაცემას. შემდეგ 1989 წლის გაზაფხულზე Moli Company-მ გამოუშვა თავისი მეორე თაობის Li‖MoS_2┤ ბატარეის პროდუქტები. 1989 წლის გაზაფხულის ბოლოს, მოლის პირველი თაობის Li‖MoS_2┤ ბატარეის პროდუქტი აფეთქდა და ფართომასშტაბიანი პანიკა გამოიწვია. იმავე წლის ზაფხულში ყველა პროდუქტი გაიწვიეს და დაზარალებულებს კომპენსაცია გადაუხადეს. იმავე წლის ბოლოს Moli Energy-მა გამოაცხადა გაკოტრება და შეიძინა იაპონიის NEC-მა 1990 წლის გაზაფხულზე. აღსანიშნავია, რომ ჭორები იმ დროს კანადელი მეცნიერი ჯეფ დანი ხელმძღვანელობდა მოლიში ბატარეის პროექტს. ენერგეტიკა და თანამდებობა დატოვა Li‖MoS_2 ┤ ბატარეების მუდმივი ჩამონათვალისადმი წინააღმდეგობის გამო.

დადებითი ელექტროდი: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2

უარყოფითი ელექტროდი: Li→〖Li〗^++e^-

აქამდე ლითიუმის ლითონის ბატარეები თანდათან ტოვებდა საზოგადოების მხედველობას. ჩვენ ვხედავთ, რომ 1970 წლიდან 1980 წლამდე პერიოდში მეცნიერთა კვლევები ლითიუმის ბატარეებზე ძირითადად კათოდური მასალებზე იყო ორიენტირებული. საბოლოო მიზანი უცვლელად არის ორიენტირებული გარდამავალი ლითონის დიქალკოგენიდებზე. მათი ფენიანი სტრუქტურის გამო (გარდამავალი ლითონის დიქალკოგენიდები ახლა ფართოდ არის შესწავლილი, როგორც ორგანზომილებიანი მასალა), მათი ფენები და ფენებს შორის საკმარისი ხარვეზებია ლითიუმის იონების ჩასართავად. იმ დროს, ამ პერიოდის განმავლობაში ანოდის მასალებზე ძალიან ცოტა კვლევა იყო. მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი კვლევა ფოკუსირებულია ლითიუმის ლითონის შენადნობაზე მისი სტაბილურობის გასაზრდელად, თავად ლითიუმი ლითონი ძალიან არასტაბილური და საშიშია. მიუხედავად იმისა, რომ მოლის ბატარეის აფეთქება იყო მოვლენა, რომელმაც შოკში ჩააგდო მსოფლიო, იყო ლითიუმის ლითონის ბატარეების აფეთქების მრავალი შემთხვევა.

მეტიც, ხალხმა კარგად არ იცოდა ლითიუმის ბატარეების აფეთქების მიზეზი. გარდა ამისა, ლითიუმის მეტალი ოდესღაც ითვლებოდა შეუცვლელ ნეგატიურ ელექტროდულ მასალად მისი კარგი თვისებების გამო. მოლის ბატარეის აფეთქების შემდეგ, ხალხის მიერ ლითიუმის ლითონის ბატარეების მიღებამ დაიკლო და ლითიუმის ბატარეები ბნელ პერიოდში შევიდა.

უფრო უსაფრთხო ბატარეის არსებობისთვის, ადამიანებმა უნდა დაიწყონ მავნე ელექტროდის მასალით. მიუხედავად ამისა, აქ არის მთელი რიგი პრობლემები: ლითიუმის ლითონის პოტენციალი არაღრმაა და სხვა რთული ნეგატიური ელექტროდების გამოყენება გაზრდის ელექტროდის უარყოფით პოტენციალს და ამ გზით, ლითიუმის ბატარეები შემცირდება საერთო პოტენციალის სხვაობა, რაც შეამცირებს ქარიშხლის ენერგიის სიმკვრივე. ამიტომ, მეცნიერებმა უნდა იპოვონ შესაბამისი მაღალი ძაბვის კათოდური მასალა. ამავე დროს, ბატარეის ელექტროლიტი უნდა შეესაბამებოდეს დადებით და უარყოფით ძაბვებს და ციკლის სტაბილურობას. ამავდროულად, უკეთესია ელექტროლიტის გამტარობა და სითბოს წინააღმდეგობა. კითხვების ეს სერია დიდი ხნის განმავლობაში აწუხებდა მეცნიერებს, რათა ეპოვათ უფრო დამაკმაყოფილებელი პასუხი.

პირველი პრობლემა, რომელსაც მეცნიერები გადაჭრიან, არის უსაფრთხო, მავნე ელექტროდის მასალის პოვნა, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს ლითიუმის ლითონი. ლითიუმ მეტალს აქვს ძალიან დიდი ქიმიური აქტივობა და დენდრიტების ზრდის მთელი რიგი პრობლემები ძალიან მკაცრი იყო გამოყენების გარემოსა და პირობებზე და ის არ არის უსაფრთხო. გრაფიტი ახლა არის ლითიუმ-იონური ბატარეების უარყოფითი ელექტროდის ძირითადი ნაწილი და მისი გამოყენება ლითიუმის ბატარეებში უკვე შესწავლილია 1976 წელს. 1976 წელს ბესენჰარდმა JO-მ ჩაატარა უფრო დეტალური კვლევა LiC_R-ის ელექტროქიმიური სინთეზის შესახებ. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიტს აქვს შესანიშნავი თვისებები (მაღალი გამტარობა, მაღალი სიმძლავრე, დაბალი პოტენციალი, ინერტულობა და ა. გრაფიტს აქვს მნიშვნელოვანი პრობლემა. დაცვის არარსებობის შემთხვევაში, ელექტროლიტის კომპიუტერის მოლეკულები ასევე შედიან გრაფიტის სტრუქტურაში ლითიუმ-იონის ინტერკალაციით, რაც გამოიწვევს ციკლის შესრულების შემცირებას. ამიტომ, გრაფიტს იმ დროს მეცნიერები არ ემხრობოდნენ.

რაც შეეხება კათოდურ მასალას, ლითიუმის ლითონის ბატარეის სტადიის კვლევის შემდეგ, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ თავად ლითიაციის ანოდის მასალა ასევე არის ლითიუმის შესანახი მასალა კარგი შექცევადობით, როგორიცაა LiTiS_2,〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x =1,2) და ასე შემდეგ, და ამის საფუძველზე შემუშავებულია 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3), LiV_2 O_8 და სხვა მასალები. და მეცნიერები თანდათან გაეცნენ სხვადასხვა 1-განზომილებიანი იონური არხების (1D), 2-განზომილებიანი ფენიანი იონური ინტერკალაციის (2D) და 3-განზომილებიანი იონის გადამცემი ქსელის სტრუქტურებს.

პროფესორ ჯონ ბ. გუდენაუს ყველაზე ცნობილი კვლევა LiCoO_2-ზე (LCO) ასევე ამ დროს მოხდა. 1979 წელს გუდენუგი და სხვ. შთაგონებული იქნა სტატიით NaCoO_2-ის სტრუქტურის შესახებ 1973 წელს და აღმოაჩინეს LCO და გამოაქვეყნეს საპატენტო სტატია. LCO-ს აქვს გარდამავალი ლითონის დისულფიდების მსგავსი ფენოვანი ინტერკალაციის სტრუქტურა, რომელშიც ლითიუმის იონები შეიძლება შექცევადად იყოს ჩასმული და ამოღებული. თუ ლითიუმის იონები მთლიანად ამოღებულია, წარმოიქმნება CoO_2-ის მჭიდრო შეფუთული სტრუქტურა და შეიძლება ხელახლა ჩასვათ ლითიუმის იონებით ლითიუმისთვის (რა თქმა უნდა, ფაქტობრივი ბატარეა არ დაუშვებს ლითიუმის იონების მთლიანად ამოღებას, რაც გამოიწვევს სიმძლავრის სწრაფ დაშლას). 1986 წელს აკირა იოშინომ, რომელიც ჯერ კიდევ მუშაობდა Asahi Kasei Corporation-ში იაპონიაში, პირველად გააერთიანა სამი LCO, კოქსი და LiClO_4 PC ხსნარი, გახდა პირველი თანამედროვე ლითიუმ-იონური მეორადი ბატარეა და გახდა ამჟამინდელი ლითიუმის ქვაკუთხედი. ბატარეა. Sony-მ სწრაფად შეამჩნია "საკმარისად კარგი" მოხუცის LCO პატენტი და მიიღო მისი გამოყენების უფლება. 1991 წელს მან LCO ლითიუმ-იონური ბატარეის კომერციალიზაცია მოახდინა. ამ დროს გაჩნდა ლითიუმ-იონური ბატარეის კონცეფციაც და მისი იდეა ასევე გრძელდება დღემდე. (აღსანიშნავია, რომ Sony-ს პირველი თაობის ლითიუმ-იონური ბატარეები და Akira Yoshino ასევე იყენებენ მძიმე ნახშირბადს, როგორც უარყოფით ელექტროდს გრაფიტის ნაცვლად, და მიზეზი არის ის, რომ ზემოთ მოცემულ კომპიუტერს აქვს ინტერკალაცია გრაფიტში)

დადებითი ელექტროდი: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6

უარყოფითი ელექტროდი: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-

მეორე მხრივ, 1978 წელს, არმანდმა შემოგვთავაზა პოლიეთილენ გლიკოლის (PEO) გამოყენება, როგორც მყარი პოლიმერული ელექტროლიტი იმ პრობლემის გადასაჭრელად, რომ გრაფიტის ანოდი ადვილად ჩასმულია გამხსნელ კომპიუტერის მოლეკულებში (მაშინ ჯერ კიდევ მთავარი ელექტროლიტი. იყენებს PC, DEC შერეულ ხსნარს), რომელმაც პირველად ჩადო გრაფიტი ლითიუმის ბატარეის სისტემაში და შემოგვთავაზა საქანელა სავარძლის ბატარეის (ქანდაკების) კონცეფცია მომდევნო წელს. ასეთი კონცეფცია დღემდე გაგრძელდა. მიმდინარე ძირითადი ელექტროლიტური სისტემები, როგორიცაა ED/DEC, EC/DMC და ა.შ., მხოლოდ ნელ-ნელა გამოჩნდა 1990-იან წლებში და მას შემდეგ უკვე გამოიყენება.

ამავე პერიოდში მეცნიერებმა ასევე გამოიკვლიეს ბატარეების სერია: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ ბატარეები, Li‖V〖SE〗_2 ┤ ბატარეები, Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 ბატარეები, Li‖ Li ‖I_2 ┤ბატარეები და ა.შ., რადგან ისინი ახლა ნაკლებად ღირებულია და არც ისე ბევრი ტიპის კვლევაა, რომ დეტალურად არ გავაცნობ.

• Li-ion ბატარეის ეტაპი

1991 წლის შემდეგ ლითიუმ-იონური ბატარეების განვითარების ეპოქა არის ეპოქა, რომელშიც ახლა ვართ. აქ მე არ შევაჯამებ განვითარების პროცესს დეტალურად, მაგრამ მოკლედ წარმოგიდგენთ რამდენიმე ლითიუმ-იონური ბატარეის ქიმიურ სისტემას.

შესავალი ლითიუმ-იონური ბატარეის სისტემების შესახებ, აქ არის შემდეგი ნაწილი.