ថ្ម Lithium-ion ឬ Li-ion battery (អក្សរកាត់ថា LIB) គឺជាប្រភេទថ្មដែលអាចសាកបាន។អាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុង ជាទូទៅត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់គ្រឿងអេឡិចត្រូនិចចល័ត និងរថយន្តអគ្គិសនី ហើយកំពុងរីកចម្រើនក្នុងប្រជាប្រិយភាពសម្រាប់កម្មវិធីយោធា និងអវកាស។គំរូថ្ម Li-ion ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Akira Yoshino ក្នុងឆ្នាំ 1985 ដោយផ្អែកលើការស្រាវជ្រាវមុនដោយ John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami និង Koichi Mizushima ក្នុងកំឡុងឆ្នាំ 1970-1980 ហើយបន្ទាប់មកថ្ម Li-ion ពាណិជ្ជកម្មត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ ក្រុម Sony និង Asahi Kasei ដឹកនាំដោយ Yoshio Nishi ក្នុងឆ្នាំ 1991។ នៅឆ្នាំ 2019 រង្វាន់ណូបែលគីមីវិទ្យាត្រូវបានផ្តល់ទៅឱ្យ Yoshino, Goodenough និង Whittingham "សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង"។

នៅក្នុងថ្ម អ៊ីយ៉ុងលីចូមផ្លាស់ទីពីអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានតាមរយៈអេឡិចត្រូលីតមួយទៅអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានអំឡុងពេលបញ្ចេញ ហើយត្រឡប់មកវិញនៅពេលសាកថ្ម។ថ្ម Li-ion ប្រើសមាសធាតុ lithium intercalated ជាសម្ភារៈនៅ electrode វិជ្ជមាន ហើយជាទូទៅ graphite នៅ electrode អវិជ្ជមាន។ថ្មមានដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ គ្មានឥទ្ធិពលនៃការចងចាំ (ក្រៅពីកោសិកា LFP) និងការឆក់ខ្លួនឯងទាប។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកវាអាចជាគ្រោះថ្នាក់សុវត្ថិភាព ដោយសារពួកវាមានផ្ទុកសារធាតុអេឡិចត្រូលីតដែលអាចឆេះបាន ហើយប្រសិនបើខូច ឬសាកមិនត្រឹមត្រូវ អាចនាំឱ្យមានការផ្ទុះ និងឆេះ។ក្រុមហ៊ុន Samsung ត្រូវបានបង្ខំឱ្យប្រមូលទូរស័ព្ទ Galaxy Note 7 មកវិញ បន្ទាប់ពីភ្លើងឆេះ lithium-ion ហើយមានឧប្បត្តិហេតុជាច្រើនពាក់ព័ន្ធនឹងថ្មនៅលើយន្តហោះ Boeing 787s ។

លក្ខណៈគីមី ដំណើរការ ការចំណាយ និងសុវត្ថិភាព ខុសគ្នាតាមប្រភេទ LIB។គ្រឿងអេឡិចត្រូនិកក្នុងដៃភាគច្រើនប្រើថ្មលីចូមប៉ូលីមែរ (ជាមួយប៉ូលីមែរជែលជាអេឡិចត្រូលីត) ជាមួយនឹងលីចូម cobalt oxide (LiCoO2) ជាសម្ភារៈ cathode ដែលផ្តល់នូវដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ ប៉ុន្តែបង្ហាញពីហានិភ័យសុវត្ថិភាព ជាពិសេសនៅពេលខូច។ផូស្វ័រដែកលីចូម (LiFePO4) លីចូមម៉ង់ហ្គាណែសអុកស៊ីដ (LiMn2O4, Li2MnO3, ឬ LMO) និងលីចូមនីកែលម៉ង់ហ្គាណែសអុកស៊ីដ cobalt អុកស៊ីដ (LiNiMnCoO2 ឬ NMC) ផ្តល់នូវដង់ស៊ីតេថាមពលទាប ប៉ុន្តែមានអាយុកាលយូរជាង និងតិចជាងលទ្ធភាពនៃការឆេះ ឬការផ្ទុះ។ថ្មបែបនេះត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ឧបករណ៍អគ្គិសនី ឧបករណ៍វេជ្ជសាស្ត្រ និងតួនាទីផ្សេងៗទៀត។NMC និងនិស្សន្ទវត្ថុរបស់វាត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងរថយន្តអគ្គិសនី។

ផ្នែកស្រាវជ្រាវសម្រាប់អាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុង រួមមានការពន្យារអាយុជីវិត ការបង្កើនដង់ស៊ីតេថាមពល ការកែលម្អសុវត្ថិភាព ការកាត់បន្ថយថ្លៃដើម និងការបង្កើនល្បឿនសាកថ្ម ជាដើម។ការស្រាវជ្រាវកំពុងដំណើរការនៅក្នុងតំបន់នៃអេឡិចត្រូលីតដែលមិនងាយឆេះដែលជាផ្លូវមួយដើម្បីបង្កើនសុវត្ថិភាពដោយផ្អែកលើភាពងាយឆេះ និងភាពប្រែប្រួលនៃសារធាតុរំលាយសរីរាង្គដែលប្រើក្នុងអេឡិចត្រូលីតធម្មតា។យុទ្ធសាស្ត្ររួមមាន អាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុង aqueous, អេឡិចត្រូលីតរឹងសេរ៉ាមិច, អេឡិចត្រូលីតវត្ថុធាតុ polymer, អង្គធាតុរាវអ៊ីយ៉ុង និងប្រព័ន្ធដែលមានហ្វ្លុយអូរីនច្រើន។

ថ្មធៀបនឹងកោសិកា

កោសិកាគឺជាឯកតាគីមីអេឡិចត្រូលីតមូលដ្ឋានដែលមានអេឡិចត្រូត ឧបករណ៍បំបែក និងអេឡិចត្រូលីត។

កញ្ចប់ថ្ម ឬថ្មគឺជាបណ្តុំនៃកោសិកា ឬកោសិកាដែលមានលំនៅដ្ឋាន ការតភ្ជាប់អគ្គិសនី និងអាចជាគ្រឿងអេឡិចត្រូនិចសម្រាប់គ្រប់គ្រង និងការពារ។

អេឡិចត្រូត anode និង cathode
សម្រាប់កោសិកាដែលអាចបញ្ចូលថ្មបាន ពាក្យ anode (ឬអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន) កំណត់អេឡិចត្រូតដែលអុកស៊ីតកម្មកំពុងកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលវដ្តនៃការឆក់។អេឡិចត្រូតផ្សេងទៀតគឺ cathode (ឬអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន) ។ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តនៃការសាក អេឡិចត្រូតវិជ្ជមានក្លាយជា anode ហើយអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្លាយជា cathode ។សម្រាប់កោសិកាលីចូម-អ៊ីយ៉ុងភាគច្រើន អេឡិចត្រូតលីចូមអុកស៊ីត គឺជាអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន។សម្រាប់កោសិកាលីចូម-អ៊ីយ៉ុងទីតាណត (LTO) អេឡិចត្រូតលីចូមអុកស៊ីត គឺជាអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។

ប្រវត្តិសាស្ត្រ

ផ្ទៃខាងក្រោយ

ថ្ម Varta lithium-ion, សារមន្ទីរ Autovision, Altlussheim, ប្រទេសអាល្លឺម៉ង់
អាគុយលីចូមត្រូវបានស្នើឡើងដោយគីមីវិទូជនជាតិអង់គ្លេស និងអ្នកទទួលរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ 2019 សម្រាប់គីមីវិទ្យា M. Stanley Whittingham ឥឡូវនេះនៅសាកលវិទ្យាល័យ Binghamton ខណៈកំពុងធ្វើការឱ្យ Exxon ក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1970 ។Whittingham បានប្រើ titanium (IV) sulfide និង lithium metal ជាអេឡិចត្រូត។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថ្មលីចូមដែលអាចសាកបាននេះ មិនអាចអនុវត្តជាក់ស្តែងបានទេ។ទីតានីញ៉ូមស៊ុលហ្វីតគឺជាជម្រើសមិនល្អ ព្រោះវាត្រូវតែត្រូវបានសំយោគនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌបិទជិតទាំងស្រុង ហើយមានតម្លៃថ្លៃណាស់ (~$1,000 ក្នុងមួយគីឡូក្រាមសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមទីតាញ៉ូមស៊ុលហ្វីតក្នុងឆ្នាំ 1970)។នៅពេលដែលប៉ះពាល់នឹងខ្យល់ ទីតាញ៉ូម disulfide មានប្រតិកម្មដើម្បីបង្កើតជាសមាសធាតុអ៊ីដ្រូសែនស៊ុលហ្វីត ដែលមានក្លិនមិនល្អ និងពុលដល់សត្វភាគច្រើន។សម្រាប់បញ្ហានេះ និងហេតុផលផ្សេងទៀត Exxon បានបញ្ឈប់ការអភិវឌ្ឍន៍នៃថ្ម Lithium-titanium disulfide របស់ Whittingham។[28]ថ្មដែលមានអេឡិចត្រូតលីចូមលោហធាតុបង្ហាញពីបញ្ហាសុវត្ថិភាព ដោយសារលោហៈលីចូមមានប្រតិកម្មជាមួយទឹក បញ្ចេញឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែនដែលអាចឆេះបាន។ជាលទ្ធផល ការស្រាវជ្រាវបានផ្លាស់ប្តូរទៅអភិវឌ្ឍថ្មដែលក្នុងនោះ ជំនួសឱ្យលោហធាតុលីចូម មានតែសមាសធាតុលីចូមប៉ុណ្ណោះដែលមានវត្តមានដែលអាចទទួលយក និងបញ្ចេញអ៊ីយ៉ុងលីចូម។

ការបញ្ចូលបញ្ច្រាសក្នុងក្រាហ្វិត និងបំប្លែងទៅជាអុកស៊ីដ cathodic ត្រូវបានរកឃើញក្នុងកំឡុងឆ្នាំ 1974-76 ដោយ JO Besenhard នៅ TU Munich ។Besenhard បានស្នើកម្មវិធីរបស់ខ្លួននៅក្នុងកោសិកាលីចូម។ការរលាយអេឡិចត្រូលីត និងការរួមផ្សំសារធាតុរំលាយទៅជាក្រាហ្វីតគឺជាគុណវិបត្តិដំបូងយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរសម្រាប់អាយុកាលថ្ម។

ការអភិវឌ្ឍន៍

1973 - Adam Heller បានស្នើរថ្ម lithium thionyl chloride ដែលនៅតែប្រើក្នុងឧបករណ៍ពេទ្យដែលបានផ្សាំ និងក្នុងប្រព័ន្ធការពារ ដែលអាយុកាលធ្នើលើសពី 20 ឆ្នាំ ដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់ និង/ឬ ការអត់ធ្មត់សម្រាប់សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការខ្លាំងគឺត្រូវបានទាមទារ។
ឆ្នាំ 1977 - Samar Basu បានបង្ហាញពីអន្តរកម្មគីមីនៃលីចូមក្នុងក្រាហ្វិចនៅសាកលវិទ្យាល័យ Pennsylvania ។នេះបាននាំឱ្យមានការអភិវឌ្ឍន៍នៃអេឡិចត្រូតក្រាហ្វិចលីចូមដែលអាចធ្វើការបាននៅ Bell Labs (LiC6) ដើម្បីផ្តល់ជម្រើសជំនួសថ្មអេឡិចត្រូតលោហៈលីចូម។
ឆ្នាំ 1979 - ធ្វើការជាក្រុមដាច់ដោយឡែក Ned A. Godshall et al. ហើយមិនយូរប៉ុន្មាន John B. Goodenough (សាកលវិទ្យាល័យ Oxford) និង Koichi Mizushima (សាកលវិទ្យាល័យតូក្យូ) បានបង្ហាញកោសិកាលីចូមដែលអាចបញ្ចូលថ្មបានជាមួយនឹងវ៉ុលក្នុងជួរ 4 V ដោយប្រើលីចូម។ cobalt dioxide (LiCoO2) ជាអេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន និងលោហៈលីចូម ជាអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន។ការបង្កើតថ្មីនេះបានផ្តល់នូវសម្ភារៈអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានដែលបើកដំណើរការអាគុយលីចូមពាណិជ្ជកម្មដំបូង។LiCoO2 គឺជាវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានដែលមានស្ថេរភាពដែលដើរតួជាអ្នកផ្តល់ជំនួយនៃអ៊ីយ៉ុងលីចូម ដែលមានន័យថាវាអាចប្រើជាមួយវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្រៅពីលោហៈលីចូម។តាមរយៈការអនុញ្ញាតឱ្យប្រើប្រាស់វត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានដែលមានស្ថេរភាព និងងាយស្រួលក្នុងការគ្រប់គ្រង នោះ LiCoO2 បានបើកដំណើរការប្រព័ន្ធថ្មដែលអាចសាកឡើងវិញបាន។Godshall et al ។បានកំណត់តម្លៃស្រដៀងគ្នានៃសមាសធាតុ ternary lithium-transition metal-oxides ដូចជា spinel LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8, និង LiFe5O4 (និងក្រោយមកទៀត lithium-copper-oxide និង lithium-nickel-oxide cathode materials ក្នុងឆ្នាំ 1985)
ឆ្នាំ 1980 - Rachid Yazami បានបង្ហាញការរួមបញ្ចូលអេឡិចត្រូគីមីបញ្ច្រាសនៃលីចូមជាក្រាហ្វិច ហើយបានបង្កើតអេឡិចត្រូតលីចូមក្រាហ្វត (អាណូត) ។អេឡិចត្រូលីតសរីរាង្គដែលមាននៅពេលនោះនឹងរលួយកំឡុងពេលសាកថ្មជាមួយនឹងអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានក្រាហ្វីត។Yazami បានប្រើអេឡិចត្រូលីតរឹងដើម្បីបង្ហាញថាលីចូមអាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរបញ្ច្រាសនៅក្នុងក្រាហ្វីតតាមរយៈយន្តការអេឡិចត្រូលីត។គិតត្រឹមឆ្នាំ 2011 អេឡិចត្រូតក្រាហ្វិចរបស់ Yazami គឺជាអេឡិចត្រូតដែលប្រើជាទូទៅបំផុតនៅក្នុងអាគុយលីចូម-អ៊ីយ៉ុងពាណិជ្ជកម្ម។
អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានមានប្រភពដើមនៅក្នុង PAS (វត្ថុធាតុ semiconductive polyacenic) ត្រូវបានរកឃើញដោយ Tokio Yamabe និងក្រោយមកដោយ Shjzukuni Yata នៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1980 ។គ្រាប់ពូជនៃបច្ចេកវិទ្យានេះគឺជាការរកឃើញនៃសារធាតុប៉ូលីមេនដឹកនាំដោយសាស្រ្តាចារ្យ Hideki Shirakawa និងក្រុមរបស់គាត់ ហើយវាក៏អាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាបានចាប់ផ្តើមពីថ្មប៉ូលីអាសេទីលលីនលីចូមអ៊ីយ៉ុងដែលបង្កើតឡើងដោយ Alan MacDiarmid និង Alan J. Heeger et al ។
ឆ្នាំ 1982 - Godshall et al ។បានទទួលរង្វាន់ប៉ាតង់អាមេរិក 4,340,652 សម្រាប់ការប្រើប្រាស់ LiCoO2 ជា cathodes នៅក្នុងអាគុយលីចូម ដោយផ្អែកលើបណ្ឌិតរបស់សាកលវិទ្យាល័យ Stanford របស់ Godshall ។និក្ខេបបទ និងការបោះពុម្ពឆ្នាំ ១៩៧៩។
ឆ្នាំ 1983 – Michael M. Thackeray, Peter Bruce, William David, និង John Goodenough បាន​បង្កើត​ម៉ង់ហ្គាណែស spinel ជា​សម្ភារៈ cathode ដែល​ទាក់ទង​ពាណិជ្ជកម្ម​សម្រាប់​អាគុយ​លីចូម-អ៊ីយ៉ុង។
ឆ្នាំ 1985 - Akira Yoshino បានប្រមូលផ្តុំកោសិកាគំរូមួយដោយប្រើសម្ភារៈកាបូនដែលនៅក្នុងនោះលីចូមអ៊ីយ៉ុងអាចត្រូវបានបញ្ចូលជាអេឡិចត្រូតមួយ និងលីចូម cobalt អុកស៊ីដ (LiCoO2) ផ្សេងទៀត។នេះបានធ្វើឱ្យសុវត្ថិភាពប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំង។LiCoO2 បានបើកដំណើរការផលិតកម្មខ្នាតឧស្សាហកម្ម និងបើកដំណើរការថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងពាណិជ្ជកម្ម។
1989 – Arumugam Manthiram និង John B. Goodenough បានរកឃើញថ្នាក់ polyanion នៃ cathodes ។ពួកគេបានបង្ហាញថាអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានដែលមានប៉ូលីអ៊ីយ៉ុង, ឧ, ស៊ុលហ្វាត, ផលិតវ៉ុលខ្ពស់ជាងអុកស៊ីដដោយសារតែឥទ្ធិពលអាំងឌុចនៃប៉ូលីអ៊ីយ៉ុង។ថ្នាក់ polyanion នេះមានសម្ភារៈដូចជា ផូស្វ័រដែកលីចូម។

< បន្ត…>