リチウム電池の開発プロセス

「リチウム電池」は、リチウム金属またはリチウム合金を負極材料として使用し、非水電解液を使用するタイプの電池です。 1912 年に、リチウム金属電池が最初に提案され、Gilbert N. Lewis によって研究されました。 1970 年代、M. S. ウィッティンガムはリチウム イオン電池を提案し、研究を開始しました。 リチウム金属の非常に活発な化学的性質により、リチウム金属の処理、保管、および使用には非常に高い環境要件が課せられます。 したがって、リチウム電池は長い間使用されていません。 科学技術の発展に伴い、リチウム電池が主流になりました。
リチウム電池は、リチウム金属電池とリチウムイオン電池の2つに大別できます。 リチウムイオン電池は金属リチウムを含まず、充電可能です。 1996年に誕生した第5世代の二次電池であるリチウム金属電池は、安全性、比容量、自己放電率、性能対価格比においてリチウムイオン電池よりも優れています。 独自の高度な技術的要件により、現在、このようなリチウム金属電池を製造している企業は数カ国に限られています。
開発プロセス
1. 1970 年代、エクソンの M.S.Whittingham は、正極材料として硫化チタン、負極材料として金属リチウムを使用して、最初のリチウム電池を作成しました。
2. 1980 年、J. Goodenough はリチウム コバルト酸化物をリチウム イオン電池の正極材料として使用できることを発見しました。
3. 1982 年、イリノイ工科大学の R.R.Agarwal と J.R.Selman は、リチウム イオンがグラファイトを挿入する特性を持ち、このプロセスが高速で可逆的であることを発見しました。 同時に、リチウム金属で作られたリチウム電池の潜在的な安全上の問題が大きな注目を集めているため、人々はグラファイト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しています. 入手可能な最初の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成功裏に試験されました。
4. 1983 年、M. Thackeray、J. Goodenough らは、マンガン スピネルが低価格、安定性、優れた伝導性とリチウム伝導性能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、酸化特性がコバルト酸リチウムよりもはるかに低く、短絡や過充電があっても、燃焼や爆発の危険を回避できます。
5. 1989 年、A.Manthiram と J.Goodenough は、高分子アニオンを使用した正極がより高い電圧を生成することを発見しました。
6. 1991 年、ソニーは最初の商用リチウム イオン バッテリーをリリースしました。 その後、リチウムイオン電池は家電製品に革命をもたらしました。
7. 1996 年、Padhi と Goodenough 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従来のカソード材料よりも優れていることを発見したため、現在の主流のカソード材料になっています。
携帯電話やノートパソコンなどのデジタル製品の普及に伴い、リチウムイオン電池はその優れた性能からデジタル製品に広く採用され、徐々に他の製品応用分野へと発展しています。