Լիթիումի մարտկոցների կլաստերի զարգացման պատմություն

Լիթիումի մարտկոցների փաթեթները հեղափոխել են մեր էլեկտրոնային սարքերի սնուցման եղանակը: Սմարթֆոններից մինչև էլեկտրական մեքենաներ, այս թեթև և արդյունավետ էներգիայի աղբյուրները դարձել են մեր առօրյա կյանքի անբաժանելի մասը: Այնուամենայնիվ, զարգացումըլիթիումի մարտկոցների կլաստերներչի եղել հարթ նավարկություն. Այն տարիների ընթացքում անցել է որոշ լուրջ փոփոխությունների և առաջընթացների միջով: Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք լիթիումային մարտկոցների պատմությունը և թե ինչպես են դրանք զարգացել՝ բավարարելու մեր աճող էներգիայի կարիքները:

Առաջին լիթիում-իոնային մարտկոցը մշակվել է Սթենլի Ուիթինգհեմի կողմից 1970-ականների վերջին՝ նշանավորելով լիթիումային մարտկոցների հեղափոխության սկիզբը։ Ուիթինգհեմի մարտկոցը որպես կաթոդ օգտագործում է տիտանի դիսուլֆիդ, իսկ որպես անոդ՝ լիթիումի մետաղ։ Չնայած մարտկոցի այս տեսակն ունի էներգիայի բարձր խտություն, այն կոմերցիոն առումով կենսունակ չէ անվտանգության նկատառումներից ելնելով: Լիթիումի մետաղը շատ ռեակտիվ է և կարող է առաջացնել ջերմային արտահոսք՝ առաջացնելով մարտկոցների հրդեհներ կամ պայթյուններ:

Ջոն Բ. Գուդենաֆը և Օքսֆորդի համալսարանի նրա թիմը 1980-ականներին բեկումնային հայտնագործություններ արեցին, որպեսզի հաղթահարեն լիթիումային մետաղական մարտկոցների հետ կապված անվտանգության խնդիրները: Նրանք պարզել են, որ օգտագործելով մետաղի օքսիդի կաթոդը լիթիումի մետաղի փոխարեն, կարելի է վերացնել ջերմային փախուստի վտանգը: Goodenough-ի լիթիումի կոբալտ օքսիդի կաթոդները հեղափոխեցին արդյունաբերությունը և ճանապարհ հարթեցին ավելի առաջադեմ լիթիում-իոնային մարտկոցների համար, որոնք մենք այսօր օգտագործում ենք:

Հաջորդ կարևոր առաջընթացը լիթիումային մարտկոցների փաթեթներում եղավ 1990-ականներին, երբ Յոշիո Նիշին և Sony-ի իր թիմը ստեղծեցին առաջին առևտրային լիթիում-իոնային մարտկոցը: Նրանք փոխարինեցին բարձր ռեակտիվ լիթիումի մետաղական անոդը ավելի կայուն գրաֆիտային անոդով, ինչը հետագայում բարելավեց մարտկոցի անվտանգությունը: Իրենց բարձր էներգիայի խտության և երկար ցիկլի կյանքի շնորհիվ այս մարտկոցները արագ դարձան էներգիայի ստանդարտ աղբյուր շարժական էլեկտրոնային սարքերի համար, ինչպիսիք են նոութբուքերը և բջջային հեռախոսները:

2000-ականների սկզբին լիթիումի մարտկոցների փաթեթները նոր կիրառություն գտան ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ: Tesla-ն, որը հիմնադրվել է Մարտին Էբերհարդի և Մարկ Թարփենինգի կողմից, թողարկեց առաջին կոմերցիոն հաջող էլեկտրական մեքենան, որն աշխատում էր լիթիում-իոնային մարտկոցներով: Սա կարևոր իրադարձություն է լիթիումի մարտկոցների փաթեթների զարգացման գործում, քանի որ դրանց օգտագործումն այլևս չի սահմանափակվում շարժական էլեկտրոնիկայի վրա: Էլեկտրական մեքենաները, որոնք աշխատում են լիթիումի մարտկոցների փաթեթներով, առաջարկում են ավելի մաքուր, կայուն այլընտրանք ավանդական բենզինով աշխատող մեքենաներին:

Քանի որ լիթիումի մարտկոցների փաթեթների պահանջարկն աճում է, հետազոտական ​​ջանքերը կենտրոնացած են դրանց էներգիայի խտության բարձրացման և ընդհանուր արդյունավետության բարելավման վրա: Այդպիսի առաջընթացներից մեկը սիլիցիումի վրա հիմնված անոդների ներդրումն էր: Սիլիկոնն ունի լիթիումի իոններ պահելու տեսական բարձր կարողություն, ինչը կարող է զգալիորեն մեծացնել մարտկոցների էներգիայի խտությունը։ Այնուամենայնիվ, սիլիցիումային անոդները բախվում են այնպիսի մարտահրավերների, ինչպիսիք են ծավալի կտրուկ փոփոխությունները լիցքավորման-լիցքաթափման ցիկլերի ընթացքում, ինչը հանգեցնում է ցիկլի կյանքի կրճատմանը: Հետազոտողները ակտիվորեն աշխատում են հաղթահարել այս մարտահրավերները՝ բացելու սիլիցիումի վրա հիմնված անոդների ողջ ներուժը:

Հետազոտության մեկ այլ ոլորտ պինդ վիճակում լիթիումի մարտկոցների կլաստերներն են: Այս մարտկոցներն օգտագործում են պինդ էլեկտրոլիտներ՝ ավանդական լիթիում-իոնային մարտկոցներում հայտնաբերված հեղուկ էլեկտրոլիտների փոխարեն: Պինդ վիճակում գտնվող մարտկոցներն առաջարկում են մի քանի առավելություններ, այդ թվում՝ ավելի մեծ անվտանգություն, ավելի մեծ էներգիայի խտություն և ավելի երկար ցիկլի կյանք: Այնուամենայնիվ, դրանց առևտրայնացումը դեռ վաղ փուլում է, և տեխնիկական մարտահրավերները հաղթահարելու և արտադրության ծախսերը նվազեցնելու համար անհրաժեշտ է հետագա հետազոտություն և զարգացում: 

Նայելով առաջ՝ լիթիումի մարտկոցների կլաստերների ապագան խոստումնալից է թվում: Էներգիայի պահպանման պահանջարկը շարունակում է աճել՝ պայմանավորված էլեկտրական մեքենաների աճող շուկայով և վերականգնվող էներգիայի ինտեգրման պահանջարկով: Հետազոտական ​​ջանքերը կենտրոնացած են ավելի բարձր էներգիայի խտությամբ, ավելի արագ լիցքավորման հնարավորություններով և ավելի երկար ցիկլի կյանքով մարտկոցներ մշակելու վրա: Լիթիումի մարտկոցների կլաստերները կենսական դեր կխաղան ավելի մաքուր և կայուն էներգիայի ապագայի անցման գործում:

Ամփոփելով, լիթիումի մարտկոցների փաթեթների զարգացման պատմությունը ականատես է եղել մարդկային նորարարություններին և ավելի անվտանգ և արդյունավետ էլեկտրամատակարարմանը: Լիթիում մետաղական մարտկոցների վաղ օրերից մինչև այսօր օգտագործվող առաջադեմ լիթիում-իոնային մարտկոցները, մենք ականատես ենք եղել էներգիայի պահպանման տեխնոլոգիայի զգալի առաջընթացի: Մինչ մենք շարունակում ենք առաջ մղել հնարավորի սահմանները, լիթիումի մարտկոցների փաթեթները կշարունակեն զարգանալ և ձևավորել էներգիայի պահպանման ապագան:

Եթե ​​դուք հետաքրքրված եք լիթիումի մարտկոցների կլաստերներով, դիմեք Radiance-ինստանալ մեջբերում.