リチウムイオン電池の開発プロセス

1970 年、エクソン社の MS Whittingham は、正極材料として硫化チタン、負極材料としてリチウム金属を使用した最初のリチウム電池を製造しました。 リチウム電池の正極材料は二酸化マンガンまたは塩化スルホキシドであり、負極はリチウムです。 電池の組み立てが完了すると、電池に電圧がかかるため、充電する必要はありません。 リチウムイオン電池はリチウム電池を開発したものです。 例えば、かつてカメラに使われていたボタン型電池はリチウム電池でした。 このタイプのバッテリーも充電できますが、サイクル性能は劣ります。 充放電サイクル中にリチウム結晶が容易に形成され、バッテリーの内部短絡を引き起こします。 したがって、このタイプのバッテリーの充電は通常禁止されています。
1982 年、イリノイ工科大学の RR Agarwal と JR Selman は、リチウム イオンがグラファイトに埋め込まれる特性、つまり高速かつ可逆的なプロセスを持っていることを発見しました。 同時に、金属リチウムで作られたリチウム電池の安全性への危険性が大きな注目を集めたため、黒鉛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する試みも行われてきました。 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開発に成功しました。
1983 年、M. サッカレー、J. グッドイナフらは、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正極材料であることを発見しました。 分解温度が高く、耐酸化性はコバルト酸リチウムに比べて非常に低いです。 ショートや過充電が発生した場合でも、発火や爆発の危険を回避できます。
1989 年、A. マンティラムと J. グッドイナフは、ポリマーアニオンを含む正極を使用すると、より高い電圧が発生することを発見しました。
1992 年、日本のソニー株式会社は、負極として炭素材料、正極としてリチウム含有化合物を使用したリチウムイオン電池を発明しました。 充放電プロセス中には金属リチウムは存在せず、リチウムイオンのみが存在します。これが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庭用電化製品に革命をもたらしました。 コバルト酸リチウムを正極材料として使用するこのタイプの電池は、携帯電子機器の主電源です。
1996 年、パディとグッドイナフは、リン酸鉄リチウム (LiFePO4) などのオリビン構造を持つリン酸塩が、特に高温耐性と過充電耐性の点で従来の正極材料よりも安全であり、従来のリチウムイオン電池材料をはるかに上回っていることを発見しました。
電池開発の歴史を見ると、現在の世界の電池産業の発展には3つの特徴があることがわかります。 第一に、リチウムイオン電池、水素ニッケル電池などを含むグリーンで環境に優しい電池の急速な開発。 2つ目は、持続可能な開発戦略に沿った一次電池からバッテリーへの転換です。 第三に、電池は小型、軽量、薄型に向けてさらに発展しています。 市販されている二次電池の中で比エネルギーが最も高いリチウムイオン電池、特に二次電池の薄型化が可能なポリマーリチウムイオン電池。 リチウムイオン電池は体積比エネルギーと質量比エネルギーが高く、再充電可能で無公害であり、現在の電池産業発展の 3 つの主要な特徴を備えているため、先進国で急速な成長を遂げています。 電気通信および情報市場、特に携帯電話やラップトップの発展