Baterei lithium-ion utawa baterei Li-ion (disingkat LIB) minangka jinis baterei sing bisa diisi ulang.Baterei lithium-ion umume digunakake kanggo elektronik portabel lan kendharaan listrik lan saya tambah populer kanggo aplikasi militer lan aeroangkasa.Baterei Li-ion prototipe dikembangake dening Akira Yoshino ing taun 1985, adhedhasar riset sadurunge dening John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami lan Koichi Mizushima nalika taun 1970-an-1980-an, banjur baterei Li-ion komersial dikembangake dening a Tim Sony lan Asahi Kasei dipimpin dening Yoshio Nishi ing taun 1991. Ing taun 2019, Bebungah Nobel Kimia diwenehake marang Yoshino, Goodenough, lan Whittingham "kanggo pangembangan baterei lithium ion".

Ing baterei, ion lithium pindhah saka elektroda negatif liwat elektrolit menyang elektroda positif nalika discharge, lan bali nalika ngisi daya.Baterei Li-ion nggunakake senyawa litium interkalasi minangka bahan ing elektroda positif lan biasane grafit ing elektroda negatif.Baterei duwe kapadhetan energi sing dhuwur, ora ana efek memori (liyane saka sel LFP) lan kurang discharge.Nanging bisa dadi bebaya safety amarga ngemot elektrolit sing gampang kobong, lan yen rusak utawa ora diisi bisa nyebabake bledosan lan geni.Samsung kepeksa ngelingi Galaxy Note 7 handset sawise kobongan lithium-ion, lan ana sawetara insiden sing nglibatake baterei ing Boeing 787s.

Kimia, kinerja, biaya lan karakteristik safety beda-beda ing antarane jinis LIB.Elektronik genggam biasane nggunakake baterei polimer lithium (karo gel polimer minangka elektrolit) karo lithium kobalt oksida (LiCoO2) minangka bahan katoda, sing menehi Kapadhetan energi dhuwur, nanging menehi risiko safety, utamane nalika rusak.Litium wesi fosfat (LiFePO4), lithium mangan oksida (LiMn2O4, Li2MnO3, utawa LMO), lan lithium nikel manganese kobalt oksida (LiNiMnCoO2 utawa NMC) menehi kapadhetan energi sing luwih murah nanging umure luwih dawa lan kemungkinan geni utawa bledosan luwih sithik.Baterei kasebut akeh digunakake kanggo piranti listrik, peralatan medis, lan peran liyane.NMC lan turunane akeh digunakake ing kendaraan listrik.

Wilayah riset kanggo baterei lithium-ion kalebu ndawakake umur, nambah Kapadhetan energi, nambah safety, nyuda biaya, lan nambah kacepetan ngisi daya, lan liya-liyane.Riset wis ditindakake ing babagan elektrolit sing ora gampang kobong minangka dalan kanggo nambah safety adhedhasar flammability lan volatilitas pelarut organik sing digunakake ing elektrolit khas.Sastranegara kalebu baterei lithium-ion banyu, elektrolit padat keramik, elektrolit polimer, cairan ion, lan sistem sing akeh fluorinasi.

Baterei lawan sel

Sèl minangka unit elektrokimia dhasar sing ngandhut elektroda, separator, lan elektrolit.

Baterei utawa baterei minangka kumpulan sel utawa rakitan sel, kanthi omah, sambungan listrik, lan bisa uga elektronik kanggo kontrol lan proteksi.

Anode lan elektroda katoda
Kanggo sel sing bisa diisi ulang, istilah anoda (utawa elektroda negatif) nunjukake elektroda ing ngendi oksidasi ditindakake sajrone siklus discharge;elektroda liyane yaiku katoda (utawa elektroda positif).Sajrone siklus pangisian daya, elektroda positif dadi anoda lan elektroda negatif dadi katoda.Kanggo umume sel lithium-ion, elektroda lithium-oksida minangka elektroda positif;kanggo sel lithium-ion titanate (LTO), elektroda litium-oksida minangka elektroda negatif.

Sajarah

Latar mburi

Varta baterei lithium-ion, Museum Autovision, Altlussheim, Jerman
Baterei litium diusulake dening ahli kimia Inggris lan co-panampa hadiah Nobel 2019 kanggo kimia M. Stanley Whittingham, saiki ing Universitas Binghamton, nalika kerja ing Exxon ing taun 1970-an.Whittingham nggunakake titanium(IV) sulfida lan logam litium minangka elektroda.Nanging, baterei litium sing bisa diisi ulang iki ora bisa digunakake kanthi praktis.Titanium disulfide minangka pilihan sing ora apik, amarga kudu disintesis ing kahanan sing ditutup kanthi lengkap, uga larang regane (~ $1.000 saben kilogram kanggo bahan mentah titanium disulfida ing taun 1970-an).Nalika kapapar hawa, titanium disulfida bereaksi kanggo mbentuk senyawa hidrogen sulfida, sing duwe ambu ora enak lan beracun kanggo umume kewan.Kanggo iki, lan alasan liyane, Exxon mungkasi pangembangan baterei lithium-titanium disulfide Whittingham.[28]Baterei karo elektroda lithium metalik menehi masalah safety, amarga logam lithium bereaksi karo banyu, ngeculake gas hidrogen sing gampang kobong.Akibate, riset dipindhah kanggo ngembangake baterei sing, tinimbang lithium metalik, mung senyawa litium sing ana, sing bisa nampa lan ngeculake ion litium.

Interkalasi sing bisa dibalik ing grafit lan interkalasi dadi oksida katodik ditemokake nalika taun 1974-76 dening JO Besenhard ing TU Munich.Besenhard ngajokaken aplikasi ing sel lithium.Dekomposisi elektrolit lan co-interkalasi pelarut dadi grafit minangka kekurangan awal kanggo umur baterei.

Pangembangan

1973 - Adam Heller ngusulake baterei lithium thionyl klorida, sing isih digunakake ing piranti medis sing ditanem lan ing sistem pertahanan sing umur simpan luwih saka 20 taun, kapadhetan energi dhuwur, lan/utawa toleransi kanggo suhu operasi sing ekstrem dibutuhake.
1977 - Samar Basu nduduhake interkalasi elektrokimia litium ing grafit ing Universitas Pennsylvania.Iki nyebabake pangembangan elektroda grafit interkalasi lithium sing bisa digunakake ing Bell Labs (LiC6) kanggo menehi alternatif kanggo baterei elektroda logam lithium.
1979 - Makarya ing kelompok sing kapisah, Ned A. Godshall et al., lan, ora suwe, John B. Goodenough (Universitas Oxford) lan Koichi Mizushima (Universitas Tokyo), nuduhake sel lithium sing bisa diisi ulang kanthi voltase ing kisaran 4 V nggunakake lithium. kobalt dioksida (LiCoO2) minangka elektroda positif lan logam lithium minangka elektroda negatif.Inovasi iki nyedhiyakake materi elektroda positif sing ngidini baterei lithium komersial awal.LiCoO2 minangka bahan elektroda positif sing stabil sing tumindak minangka donor ion litium, sing tegese bisa digunakake karo bahan elektroda negatif saliyane logam litium.Kanthi ngaktifake panggunaan bahan elektroda negatif sing stabil lan gampang ditangani, LiCoO2 ngaktifake sistem baterei sing bisa diisi ulang.Godshall et al.luwih ngidentifikasi nilai sing padha karo senyawa terner lithium-transition metal-oxides kayata spinel LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, lan LiFe5O4 (lan mengko bahan katoda lithium-copper-oxide lan lithium-nickel-oxide ing taun 1985)
1980 - Rachid Yazami nduduhake interkalasi elektrokimia litium sing bisa dibalikake ing grafit, lan nemokake elektroda grafit litium (anoda).Elektrolit organik sing kasedhiya ing wektu kasebut bakal terurai sajrone ngisi daya nganggo elektroda negatif grafit.Yazami nggunakake elektrolit padhet kanggo nduduhake yen litium bisa diinterkalasi sacara reversibel ing grafit liwat mekanisme elektrokimia.Ing taun 2011, elektroda grafit Yazami minangka elektroda sing paling umum digunakake ing baterei lithium-ion komersial.
Elektroda negatif asale saka PAS (bahan semikonduktif polyacenic) sing ditemokake dening Tokio Yamabe lan sabanjure dening Shjzukuni Yata ing awal 1980-an.Wiji teknologi iki yaiku panemuan polimer konduktif dening Profesor Hideki Shirakawa lan klompoke, lan bisa uga katon wiwit saka baterei lithium polyacetylene sing dikembangake dening Alan MacDiarmid lan Alan J. Heeger et al.
1982 - Godshall et al.padha dianugerahi US Patent 4.340.652 kanggo nggunakake LiCoO2 minangka cathodes ing baterei lithium, adhedhasar Godshall kang Stanford University Ph.D.disertasi lan publikasi 1979.
1983 - Michael M. Thackeray, Peter Bruce, William David, lan John Goodenough ngembangake spinel mangan minangka bahan katoda sing cocog karo komersial kanggo baterei lithium-ion.
1985 - Akira Yoshino ngrakit sel prototipe nggunakake bahan karbon ing ngendi ion lithium bisa dilebokake minangka siji elektroda, lan lithium kobalt oksida (LiCoO2) minangka liyane.Iki sacara dramatis nambah safety.LiCoO2 ngaktifake produksi skala industri lan ngaktifake baterei lithium-ion komersial.
1989 - Arumugam Manthiram lan John B. Goodenough nemokake kelas polianion katoda.Dheweke nuduhake yen elektroda positif sing ngemot polianion, contone, sulfat, ngasilake tegangan sing luwih dhuwur tinimbang oksida amarga efek induktif polianion.Kelas polianion iki ngandhut bahan kayata lithium wesi fosfat.

<diterusake...>