リチウムイオン電池の開発プロセス

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、カソード材料として硫化チタンを使用し、アノード材料として金属リチウムを使用しました。 リチウム電池の陰極材料は二酸化マンガンまたは塩化チオニルであり、陽極はリチウムです。 バッテリーを組み立てた後、バッテリーには電圧がかかり、充電する必要はありません。 リチウムイオン電池（Li-ion Batteries）は、リチウム電池から開発されました。 たとえば、カメラで使用されているボタン電池はリチウム電池です。 この種のバッテリーも充電できますが、サイクル性能は良くありません。 リチウム結晶は、充電および放電サイクル中に形成されやすく、バッテリーの内部短絡を引き起こします。 したがって、この種のバッテリーの充電は一般的に禁止されています。

1982年、イリノイ工科大学のRRAgarwalとJRSelmanは、リチウムイオンがグラファイトを挿入する特性を持っていることを発見しました。 このプロセスは高速で可逆的です。 同時に、金属リチウムで作られたリチウム電池の安全上の問題が大きな注目を集めています。 そのため、グラファイトに埋め込まれたリチウムイオンの特性を利用して二次電池を作ろうとしています。 最初に利用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、J。Goodenoughなどは、マンガンスピネルが低価格、安定性、優れた導電性とリチウム導電性を備えた優れたカソード材料であることを発見しました。 その分解温度は高く、その酸化はコバルト酸リチウムよりもはるかに低いです。 短絡や過充電があっても、燃焼や爆発の危険を回避できます。

1989年、A。ManthiramとJ. Goodenoughは、ポリマーアニオンを備えた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、負極に炭素材料、正極にリチウム含有化合物を使用したリチウム電池を発明しました。 充電および放電プロセス中、金属リチウムはなく、リチウムイオンのみが存在します。 リチウムイオン電池です。 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。 コバルト酸リチウムをカソード材料として使用するこのタイプのバッテリーは、携帯型電子機器の主な電源です。

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、特に従来のリチウムイオン電池材料をはるかに超える高温耐性と過充電耐性よりも安全であることを発見しました。

電池開発の歴史を通して、現在の世界の電池産業の発展の3つの特徴を見ることができます。 1つは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池など、環境に配慮した環境に優しい電池の急速な開発です。 もう1つは、持続可能性に沿った一次電池から電池への変換です。 開発戦略; 3つ目は、バッテリーを小型、軽量、薄型の方向にさらに発展させることです。 市販の二次電池の中でも、リチウムイオン電池の比エネルギーが最も高く、特にポリマー型リチウムイオン電池は、より薄い二次電池を実現できます。 これは、リチウムイオン電池の体積比エネルギーと質量比エネルギーが高く、充電可能で無公害であり、現在の電池業界の発展の3つの特徴を備えているため、先進国では比較的急速に成長しています。 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広範な使用は、リチウムイオン電池の市場機会をもたらしました。 安全性に独自の利点があるため、リチウムイオン電池のポリマー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徐々に取って代わり、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世紀の電池」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、その開発見通しは非常に楽観的です。

2015年3月、日本のシャープと京都大学の田中教授は、最長70年の耐用年数を持つリチウムイオン電池の開発に成功しました。 今回試用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、最大25回の充電と放電が可能です。000 そしてシャープは、長寿命のリチウムイオン電池が実際に10回充電および放電された後も、その性能はまだ安定していると述べました。

2019年10月9日、スウェーデン王立科学アカデミーは、リチウムイオン電池の研究開発における貢献が認められ、ジョングッドイナフ、スタンリーウィッティンガム、吉野彰に2019年ノーベル化学賞を授与したと発表しました。 。