هڪ ليتيم-آئن بيٽري يا لي-آئن بيٽري (مختصر طور تي LIB) ريچارجبل بيٽري جو هڪ قسم آهي.ليتيم آئن بيٽريون عام طور تي پورٽبل اليڪٽرانڪس ۽ برقي گاڏين لاءِ استعمال ٿينديون آهن ۽ فوجي ۽ ايرو اسپيس ايپليڪيشنن لاءِ مقبوليت ۾ وڌي رهيون آهن.هڪ پروٽوٽائپ لي-آئن بيٽري 1985 ۾ اکيرا يوشينو پاران تيار ڪئي وئي، جيڪا 1970-1980 جي ڏهاڪي دوران جان گڊينوف، ايم اسٽنلي وٿنگهم، رچڊ يازامي ۽ ڪوچي ميزوشيما جي اڳوڻي تحقيق جي بنياد تي، ۽ پوء هڪ تجارتي لي آئن بيٽري ٺاهي وئي. سوني ۽ آساهي ڪاسي ٽيم 1991 ۾ يوشيو نيشي جي اڳواڻي ۾. 2019 ۾، ڪيمسٽري ۾ نوبل انعام يوشينو، گڊنيف، ۽ ويٽنگھم کي ڏنو ويو ”ليٿيم آئن بيٽرين جي ترقيءَ لاءِ“.

بيٽرين ۾، ليتيم آئنز منفي اليڪٽرروڊ مان اليڪٽرولائٽ ذريعي مثبت اليڪٽرروڊ ڏانھن ڊسچارج دوران، ۽ واپس چارج ڪرڻ وقت منتقل ٿيندا آھن.لي-آئن بيٽريون هڪ وچولي ٿيل ليتيم مرڪب استعمال ڪن ٿيون جيئن ته مثبت اليڪٽرروڊ تي مواد ۽ عام طور تي گرافائٽ منفي اليڪٽرروڊ تي.بيٽرين ۾ اعلي توانائي جي کثافت، ڪو به ميموري اثر (LFP سيلز کان سواء) ۽ گهٽ خود خارج ٿيڻ وارو آهي.اهي بهرحال حفاظتي خطرو ٿي سگهن ٿا ڇاڪاڻ ته انهن ۾ ٻرندڙ اليڪٽرولائٽس شامل آهن، ۽ جيڪڏهن خراب يا غلط چارج ڪيو وڃي ته ڌماڪي ۽ باهه جو سبب بڻجي سگهي ٿو.سامسنگ کي مجبور ڪيو ويو ته گيليڪس نوٽ 7 هينڊ سيٽ لٿيم آئن جي باهه کان پوءِ، ۽ اهڙا ڪيترائي واقعا ٿيا آهن جن ۾ بيٽري شامل آهي بوئنگ 787s.

ڪيمسٽري، ڪارڪردگي، قيمت ۽ حفاظت جون خاصيتون LIB قسمن ۾ مختلف آھن.هينڊ هيلڊ اليڪٽرانڪس گهڻو ڪري ليٿيم پوليمر بيٽريون استعمال ڪندا آهن (پوليمر جيل سان اليڪٽرولائٽ) ليٿيم ڪوبالٽ آڪسائيڊ (LiCoO2) سان گڏ ڪيٿوڊ مواد جي طور تي، جيڪو اعلي توانائي جي کثافت پيش ڪري ٿو، پر حفاظتي خطرن کي پيش ڪري ٿو، خاص طور تي جڏهن خراب ٿئي ٿي.ليتيم آئرن فاسفيٽ (LiFePO4)، ليتيم مينگانيز آڪسائيڊ (LiMn2O4، Li2MnO3، يا LMO)، ۽ ليتيم نڪيل مينگانيز ڪوبالٽ آڪسائيڊ (LiNiMnCoO2 يا NMC) گهٽ توانائي جي کثافت پيش ڪن ٿا پر گهڻي زندگي ۽ باهه يا ڌماڪي جو گهٽ امڪان.اهڙين بيٽرين کي وڏي پيماني تي برقي اوزار، طبي سامان، ۽ ٻين ڪردارن لاء استعمال ڪيو ويندو آهي.NMC ۽ ان جي نڪتل وڏي پيماني تي برقي گاڏين ۾ استعمال ٿيندا آهن.

ليتيم آئن بيٽرين جي تحقيق جي علائقن ۾ شامل آهن زندگي گذارڻ، توانائي جي کثافت وڌائڻ، حفاظت کي بهتر ڪرڻ، قيمت گھٽائڻ، ۽ چارج ڪرڻ جي رفتار وڌائڻ، ٻين جي وچ ۾.غير ٻرندڙ اليڪٽرولائٽس جي علائقي ۾ تحقيق جاري آهي جيئن عام اليڪٽرولائٽ ۾ استعمال ٿيندڙ نامياتي محلولن جي آتش گيريت ۽ عدم استحڪام جي بنياد تي حفاظت کي وڌائڻ جو رستو.حڪمت عمليون شامل آهن آبي ليتيم-آئن بيٽريون، سيرامڪ سولڊ اليڪٽرولائٽس، پوليمر اليڪٽرولائٽس، آئنڪ مائع، ۽ وڏي پئماني تي فلورين ٿيل نظام.

بيٽري بمقابله سيل

سيل هڪ بنيادي اليڪٽرروڪيميڪل يونٽ آهي جنهن ۾ اليڪٽروڊس، جدا ڪندڙ ۽ اليڪٽرولائٽ شامل آهن.

هڪ بيٽري يا بيٽري پيڪ سيلز يا سيل اسيمبلين جو هڪ مجموعو آهي، جنهن ۾ هائوسنگ، برقي ڪنيڪشن، ۽ ممڪن طور تي ڪنٽرول ۽ تحفظ لاءِ اليڪٽرانڪس شامل آهن.

انوڊ ۽ ڪيٿوڊ اليڪٽرروڊس
ريچارجبل سيلز لاء، اصطلاح anode (يا منفي اليڪٽرروڊ) اليڪٽرروڊ کي نامزد ڪري ٿو جتي آڪسائيڊيشن خارج ٿيڻ واري چڪر دوران ٿي رهي آهي؛ٻيو الیکٹروڊ ڪيٿوڊ (يا مثبت اليڪٽرروڊ) آهي.چارج چڪر دوران، مثبت اليڪٽرروڊ انوڊ بڻجي ويندو آهي ۽ منفي اليڪٽرروڊ ڪيٿوڊ بڻجي ويندو آهي.اڪثر ليتيم-آئن سيلز لاء، ليتيم-آڪسائيڊ اليڪٽرروڊ مثبت اليڪٽرروڊ آهي.titanate ليتيم-آئن سيلز (LTO) لاء، ليتيم-آڪسائيڊ اليڪٽرروڊ منفي اليڪٽرروڊ آهي.

تاريخ

پس منظر

Varta lithium-ion جي بيٽري، ميوزيم آٽو ويزن، Altlussheim، جرمني
ليٿيم بيٽريون تجويز ڪيون ويون برطانوي ڪيمسٽ ۽ 2019 جو نوبل انعام حاصل ڪندڙ ڪيمسٽري ايم اسٽينلي وٿنگھم لاءِ، جيڪو ھاڻي Binghamton يونيورسٽي ۾ آھي، جڏھن ته 1970s ۾ Exxon لاءِ ڪم ڪري رھيو آھي.وائيٽنگھم ٽائيٽينيم (IV) سلفائيڊ ۽ ليٿيم ڌاتو کي اليڪٽروڊ طور استعمال ڪيو.بهرحال، هي ريچارجبل ليتيم بيٽري ڪڏهن به عملي نه ٿي سگهي.ٽائيٽينيم ڊسلفائيڊ هڪ ناقص انتخاب هو، ڇاڪاڻ ته ان کي مڪمل طور تي سيل ٿيل حالتن ۾ ٺهڪندڙ ٿيڻو پوندو، اهو پڻ ڪافي مهانگو آهي (1970ع ۾ ٽائيٽينيم ڊسلفائيڊ خام مال لاءِ ~ $1,000 في ڪلوگرام).جڏهن هوا کي بي نقاب ڪيو وڃي ٿو، ٽائيٽينيم ڊسلفائيڊ رد عمل ڪري ٿو ته هائيڊروجن سلفائيڊ مرکبات ٺاهي، جنهن ۾ هڪ ناپسنديده گند آهي ۽ اڪثر جانورن لاء زهر آهي.ان لاءِ ۽ ٻين سببن جي ڪري، Exxon وائيٽنگھم جي ليٿيم-ٽائيٽينيم ڊسلفائيڊ بيٽري جي ترقي کي روڪي ڇڏيو.[28]ڌاتو ليتيم اليڪٽروڊس سان بيٽريون حفاظتي مسئلا پيش ڪن ٿيون، جيئن ليٿيم ڌاتو پاڻي سان رد عمل ڪري، ٻرندڙ هائڊروجن گيس جاري ڪري ٿي.نتيجي طور، تحقيق بيٽرين کي ترقي ڪرڻ لاء منتقل ڪيو ويو، جنهن ۾، دھاتي ليٿيم جي بدران، صرف ليتيم مرکبات موجود آهن، ليتيم آئن کي قبول ڪرڻ ۽ ڇڏڻ جي قابل آهن.

1974-76 دوران TU ميونخ ۾ JO Besenhard پاران 1974-76 دوران دريافت ڪيو ويو گريفائيٽ ۽ ڪيٿوڊڪ آڪسائيڊ ۾ وچڙندڙ وچڙندڙ.Besenhard تجويز ڪيل ان جي درخواست ليتيم سيلز ۾.گريفائٽ ۾ اليڪٽرولائيٽ جي ٺهڻ ۽ سولوينٽ جي گڏيل وچڙائي بيٽري جي زندگي لاءِ سخت ابتدائي خاميون هيون.

ترقي

1973 - ايڊم هيلر ليٿيم ٿائنيل ڪلورائڊ بيٽري تجويز ڪئي، جيڪا اڃا تائين لاڳو ٿيل طبي آلات ۽ دفاعي نظامن ۾ استعمال ٿئي ٿي جتي 20 سالن کان وڌيڪ شيلف لائف، اعلي توانائي جي کثافت، ۽/يا انتهائي آپريٽنگ گرمي پد لاءِ رواداري گهربل هجي.
1977 - سمر باسو پنسلوانيا يونيورسٽي ۾ گريفائٽ ۾ ليٿيم جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل انٽرڪاليشن جو مظاهرو ڪيو.اهو ليٿيم ميٽيل اليڪٽرروڊ بيٽري جو متبادل مهيا ڪرڻ لاءِ بيل ليبز (LiC6) تي قابل ڪم ليتيم انٽرڪيل ٿيل گرافائٽ اليڪٽرروڊ جي ترقي جو سبب بڻيو.
1979 - الڳ الڳ گروپن ۾ ڪم ڪندي، Ned A. Godshall et al.، ۽، ٿوري دير کان پوءِ، John B. Goodenough (Oxford University) ۽ Koichi Mizushima (Tokyo University)، ليٿيم استعمال ڪندي 4 V رينج ۾ وولٽيج سان ريچارج لائق ليٿيم سيل جو مظاهرو ڪيو. ڪوبالٽ ڊاءِ آڪسائيڊ (LiCoO2) مثبت اليڪٽرروڊ ۽ ليتيم ڌاتو کي منفي اليڪٽرروڊ طور.ھن جدت کي مثبت اليڪٽرروڊ مواد مهيا ڪيو جيڪو شروعاتي تجارتي ليتيم بيٽرين کي چالو ڪيو.LiCoO2 هڪ مستحڪم مثبت اليڪٽرروڊ مواد آهي جيڪو ليتيم آئنز جي ڊونر طور ڪم ڪري ٿو، جنهن جو مطلب آهي ته اهو ليتيم ڌاتو کان سواءِ منفي اليڪٽروڊ مواد سان استعمال ٿي سگهي ٿو.مستحڪم ۽ آسان استعمال ڪرڻ واري منفي اليڪٽرروڊ مواد جي استعمال کي چالو ڪرڻ سان، LiCoO2 فعال ڪيو ناول ريچارجبل بيٽري سسٽم.Godshall et al.ٽينري مرڪب ليٿيم-ٽرانزيشن ميٽيل-آڪسائيڊس جي ساڳي قدر جي سڃاڻپ ڪئي وئي جيئن اسپينل LiMn2O4، Li2MnO3، LiMnO2، LiFeO2، LiFe5O8، ۽ LiFe5O4 (۽ بعد ۾ ليٿيم-ڪاپر-آڪسائيڊ ۽ ليٿيم-نيڪل-آڪسائيڊ ڪيٿوڊ مواد)
1980 - رشيد يازامي گريفائٽ ۾ ليٿيم جي پٺتي پيل اليڪٽرڪ ڪيميڪل مداخلت جو مظاهرو ڪيو، ۽ ليٿيم گريفائٽ اليڪٽرروڊ (انوڊ) ايجاد ڪيو.ان وقت موجود نامياتي اليڪٽرولائٽس گريفائٽ ناڪاري اليڪٽروڊ سان چارج ڪرڻ دوران ختم ٿي وينديون.يزامي هڪ مضبوط اليڪٽرولائٽ استعمال ڪيو ته اهو ظاهر ڪرڻ لاءِ ته ليٿيم هڪ اليڪٽررو ڪيميڪل ميکانيزم ذريعي گريفائٽ ۾ ٻيهر ورجائي سگهجي ٿو.2011 جي طور تي، Yazami جي graphite اليڪٽرروڊ تجارتي ليتيم-آئن بيٽرين ۾ سڀ کان عام استعمال ٿيل اليڪٽرروڊ هو.
ناڪاري اليڪٽرروڊ جي شروعات PAS (پوليسينڪ سيمي ڪنڊڪٽو مواد) ۾ آهي جيڪا ٽوڪيو يامابي طرفان دريافت ڪئي وئي ۽ بعد ۾ 1980 واري ڏهاڪي جي شروعات ۾ شيزڪوني يتا پاران.هن ٽيڪنالاجي جو ٻج پروفيسر هائيڊڪي شيراڪاوا ۽ سندس گروپ پاران هلندڙ پوليمر جي دريافت هئي، ۽ اهو پڻ ڏسي سگهجي ٿو ته ايلن ميڪ ڊارمڊ ۽ ايلن جي هيگر ايٽ ال پاران ٺاهيل پولي ايسٽيلين ليٿيم آئن بيٽري مان شروع ٿي.
1982 - Godshall et al.گوڊ شال جي اسٽينفورڊ يونيورسٽي پي ايڇ ڊي جي بنياد تي ليٿيم بيٽرين ۾ ڪيٿوڊس طور LiCoO2 جي استعمال لاءِ يو ايس پيٽنٽ 4,340,652 سان نوازيو ويو.مقالو ۽ 1979 پبليڪيشن.
1983 - مائيڪل ايم ٿڪري، پيٽر بروس، وليم ڊيوڊ، ۽ جان گڊنيف هڪ مينگنيز اسپنل تيار ڪيو جيئن تجارتي طور تي لاڳاپيل چارج ٿيل ڪيٿوڊ مواد ليٿيم آئن بيٽرين لاءِ.
1985 - اکيرا يوشينو ڪاربوناسيس مواد استعمال ڪندي هڪ پروٽوٽائپ سيل کي گڏ ڪيو جنهن ۾ ليٿيم آئنز هڪ اليڪٽروڊ طور داخل ڪري سگهجن ٿا، ۽ ليٿيم ڪوبالٽ آڪسائيڊ (LiCoO2) ٻئي طور.هن ڊرامائي طور تي حفاظت کي بهتر بڻايو.LiCoO2 صنعتي پيماني تي پيداوار کي چالو ڪيو ۽ تجارتي ليتيم آئن بيٽري کي فعال ڪيو.
1989 – ارومگم منٿيرام ۽ جان بي گڊنيف ڪيٿوڊس جي پوليانين ڪلاس کي دريافت ڪيو.انهن ڏيکاريو ته مثبت اليڪٽروڊس جن ۾ پوليانيون شامل آهن، مثال طور، سلفيٽ، پوليانين جي انسائيڪلوپيڊيا اثر جي ڪري آڪسائيڊ کان وڌيڪ وولٽيج پيدا ڪن ٿا.هي پوليانين ڪلاس ۾ مواد شامل آهي جهڙوڪ ليتيم لوهه فاسفٽ.

<جاري رکڻ لاءِ...>