ขั้นตอนการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ในปี พ.ศ. 2513 MS Whittingham ของ Exxon ได้สร้างแบตเตอรี่ลิเธียมตัวแรกโดยใช้ไททาเนียมซัลไฟด์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวก และโลหะลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ วัสดุขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมคือแมงกานีสไดออกไซด์หรือซัลฟอกไซด์คลอไรด์ และขั้วลบคือลิเธียม หลังจากประกอบแบตเตอรี่เสร็จแล้ว แบตเตอรี่จะมีแรงดันไฟฟ้าและไม่ต้องชาร์จ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม ตัวอย่างเช่น ถ่านกระดุมที่ใช้ในกล้องในสมัยก่อนคือแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่ชนิดนี้สามารถชาร์จได้ แต่ประสิทธิภาพการปั่นจักรยานต่ำ ในระหว่างรอบการชาร์จและการคายประจุ ผลึกลิเธียมจะเกิดขึ้นได้ง่าย ทำให้เกิดการลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วห้ามทำการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ประเภทนี้
ในปี 1982 RR Agarwal และ JR Selman จาก Illinois Institute of Technology ค้นพบว่าลิเธียมไอออนมีลักษณะของการฝังตัวในกราไฟต์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่รวดเร็วและย้อนกลับได้ ในขณะเดียวกัน อันตรายด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ทำจากโลหะลิเธียมก็ได้รับความสนใจอย่างมาก ดังนั้นผู้คนจึงพยายามใช้ลักษณะของลิเธียมไอออนที่ฝังอยู่ในกราไฟต์เพื่อผลิตแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ อิเล็กโทรดกราไฟต์ลิเธียมไอออนตัวแรกที่มีอยู่ได้รับการพัฒนาโดย Bell Laboratories
ในปี พ.ศ. 2526 M. Thackeray, J. Goodenough และคนอื่นๆ ค้นพบว่าแมงกานีสสปิเนลเป็นวัสดุแคโทดที่ดีเยี่ยมด้วยราคาต่ำ ความเสถียร การนำไฟฟ้าและการนำลิเธียมที่ดีเยี่ยม อุณหภูมิการสลายตัวสูงและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันต่ำกว่าลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์มาก แม้ในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจรหรือการชาร์จไฟเกินก็สามารถหลีกเลี่ยงอันตรายจากการเผาไหม้และการระเบิดได้
ในปี พ.ศ. 2532 A. Manthiram และ J. Goodenough ค้นพบว่าการใช้ขั้วไฟฟ้าบวกกับโพลิเมอร์แอนไอออนจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น
ในปี พ.ศ. 2535 Sony Corporation of Japan ได้ประดิษฐ์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีวัสดุคาร์บอนเป็นขั้วลบและสารประกอบที่มีลิเธียมเป็นขั้วบวก ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ ไม่มีโลหะลิเธียมเหลืออยู่ มีเพียงลิเธียมไอออนซึ่งเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ต่อจากนั้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ปฏิวัติอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แบตเตอรี่ชนิดนี้ใช้ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์เป็นวัสดุขั้วบวก เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา
ในปี พ.ศ. 2539 Padhi และ Goodenough ค้นพบว่าฟอสเฟตที่มีโครงสร้างเป็นโอลิวีน เช่น ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) มีความปลอดภัยมากกว่าวัสดุแคโทดแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการทนต่ออุณหภูมิสูงและการต้านทานการชาร์จไฟเกิน ซึ่งเหนือกว่าวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมอย่างมาก
เมื่อพิจารณาจากประวัติการพัฒนาแบตเตอรี่แล้ว จะเห็นได้ว่าการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่โลกในปัจจุบันมีสามลักษณะ ประการแรก การพัฒนาอย่างรวดเร็วของแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่นิกเกิลไฮโดรเจน ฯลฯ ประการที่สองคือการแปลงแบตเตอรี่หลักเป็นแบตเตอรี่ซึ่งสอดคล้องกับกลยุทธ์การพัฒนาที่ยั่งยืน ประการที่สาม แบตเตอรี่กำลังพัฒนาไปสู่ขนาดที่เล็ก เบา และบาง ในบรรดาแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ในเชิงพาณิชย์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานเฉพาะสูงสุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลิเมอร์ ซึ่งทำให้แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้มีความบาง เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานเฉพาะเชิงปริมาตรและมวลสูง สามารถชาร์จใหม่ได้และปราศจากมลพิษ และมีคุณสมบัติหลักสามประการของการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ในปัจจุบัน จึงมีการเติบโตอย่างรวดเร็วในประเทศที่พัฒนาแล้ว การพัฒนาตลาดโทรคมนาคมและข้อมูล โดยเฉพาะโทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อป