แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

คนส่วนใหญ่ทราบดีว่าแบตเตอรี่ลิเธียมมีอายุการใช้งานยาวนานและมีลักษณะการชาร์จที่เร็วที่สุด แต่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร? ข้อดีของเทคโนโลยีลิเธียมเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคืออะไร? แบตเตอรี่ลิเธียมจะมีอายุการใช้งานนานเท่าใด นี่คือความรู้ที่คุณอาจต้องการทราบ มาดำน้ำกันเถอะ!

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุสี่ชนิด: วัสดุอิเล็กโทรดบวก วัสดุอิเล็กโทรดลบ ตัวคั่น และอิเล็กโทรไลต์!

“แบตเตอรี่ลิเธียม” เป็นแบตเตอรี่ชนิดหนึ่งที่ใช้โลหะลิเธียมหรือโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบและใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำ ในปีพ.ศ. 1912 กิลเบิร์ต เอ็น. ลูอิสได้เสนอและศึกษาแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลเป็นครั้งแรก ในปี 1970 MS WhitTingham ได้เสนอและเริ่มศึกษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของโลหะลิเธียมที่มีฤทธิ์มาก การประมวลผล การจัดเก็บ และการใช้โลหะลิเธียมจึงมีข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่สูงมาก ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมจึงไม่ได้ใช้มาเป็นเวลานาน ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แบตเตอรี่ลิเธียมได้กลายเป็นกระแสหลัก แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสองประเภท: แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลและแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีลิเธียมในสถานะโลหะและสามารถชาร์จใหม่ได้ แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้รุ่นที่ห้า ซึ่งเป็นแบตเตอรี่แบบลิเธียมเมทัลถือกำเนิดในปี พ.ศ. 1996 และความปลอดภัย ความจุเฉพาะ อัตราการปลดปล่อยตัวเอง และอัตราส่วนราคาประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ในปี 1970 MS WhitTIngham ของ Exxon ใช้ไททาเนียมซัลไฟด์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลิเธียมโลหะเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบเพื่อผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมก้อนแรก วัสดุอิเล็กโทรดบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมคือแมงกานีสไดออกไซด์หรือไทโอนิลคลอไรด์ และอิเล็กโทรดลบคือลิเธียม หลังจากประกอบแบตเตอรี่แล้ว แบตเตอรี่จะมีแรงดันไฟและไม่จำเป็นต้องชาร์จ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการพัฒนาจากแบตเตอรี่ลิเธียม ตัวอย่างเช่น เซลล์ปุ่มที่ใช้ในกล้องในอดีตคือแบตเตอรี่ลิเธียม สามารถชาร์จแบตเตอรี่ประเภทนี้ได้ แต่ประสิทธิภาพของวงจรไม่ดี ผลึกลิเธียมเกิดขึ้นได้ง่ายในระหว่างรอบการชาร์จและการคายประจุ ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ ดังนั้นจึงห้ามชาร์จแบตเตอรี่ประเภทนี้โดยทั่วไป

ในปี 1980 J. Goodenough ค้นพบว่าลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์สามารถใช้เป็นวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้

ในปี 1982 RRAgarwal และ JRSelman แห่งสถาบันเทคโนโลยีอิลลินอยส์ (สถาบันเทคโนโลยีอิลลินอยส์) ค้นพบว่าลิเธียมไอออนมีลักษณะของการแทรกสอดกราไฟท์ ซึ่งรวดเร็วและย้อนกลับได้ ในเวลาเดียวกัน อันตรายด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ทำจากโลหะลิเธียมได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ดังนั้นผู้คนจึงพยายามใช้คุณสมบัติของลิเธียมไอออนที่ฝังอยู่ในกราไฟท์เพื่อทำแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ อิเล็กโทรดกราไฟท์ลิเธียมไอออนที่ใช้งานได้เครื่องแรกที่ประสบความสำเร็จในการผลิตทดลองที่ Bell Laboratories

ในปี 1983 M. Thackeray, J. Goodenough และคนอื่นๆ พบว่าแมงกานีสนิลเป็นวัสดุแคโทดที่ดีเยี่ยม ด้วยราคาที่ต่ำ ความเสถียร และการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและการนำลิเธียม อุณหภูมิการสลายตัวสูงและคุณสมบัติออกซิไดซ์ต่ำกว่าลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์มาก แม้ว่าจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือการชาร์จไฟเกินก็ตาม ก็สามารถหลีกเลี่ยงอันตรายจากการเผาไหม้และการระเบิดได้

ในปี 1989 A.Manthiram และ J.Goodenough พบว่าอิเล็กโทรดบวกที่มีประจุลบโพลีเมอร์จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

ในปี 1992 Sony Corporation of Japan ได้คิดค้นแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีวัสดุคาร์บอนเป็นขั้วลบและสารประกอบที่ประกอบด้วยลิเธียมเป็นขั้วบวก ระหว่างการชาร์จและการคายประจุ จะไม่มีลิเธียมที่เป็นโลหะ มีเพียงลิเธียมไอออนเท่านั้น นี่คือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ต่อมา แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้ปฏิวัติโฉมหน้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค แบตเตอรี่ดังกล่าวที่ใช้ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกยังคงเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา

ในปี พ.ศ. 1996 Padhi และ Goodenough พบว่าฟอสเฟตที่มีโครงสร้างโอลิวีน เช่น ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (LiFePO4) ปลอดภัยกว่าวัสดุแคโทดแบบเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งทนต่ออุณหภูมิสูง และความต้านทานการชาร์จไฟเกินนั้นสูงกว่าวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมมาก ดังนั้นจึงกลายเป็นวัสดุแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียมกระแสหลักในปัจจุบันสำหรับการคายประจุกระแสไฟสูง ตลอดประวัติศาสตร์ของการพัฒนาแบตเตอรี่ เราจะเห็นคุณลักษณะสามประการของการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ของโลกในปัจจุบัน หนึ่งคือการพัฒนาอย่างรวดเร็วของแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจน เป็นต้น ประการที่สองคือการเปลี่ยนแบตเตอรี่ปฐมภูมิให้เป็นแบตเตอรี่ซึ่งสอดคล้องกับการพัฒนาที่ยั่งยืน กลยุทธ์การพัฒนา ประการที่สาม แบตเตอรี่ได้รับการพัฒนาต่อไปในทิศทางที่เล็ก เบา และบาง ในบรรดาแบตเตอรี่ที่ชาร์จไฟได้เชิงพาณิชย์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานจำเพาะสูงสุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ ซึ่งทำให้แบตเตอรี่ชาร์จใหม่ได้บางลง เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานจำเพาะปริมาณสูงและพลังงานจำเพาะมวล ชาร์จใหม่ได้และปราศจากมลภาวะ และมีลักษณะสำคัญสามประการของการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ในปัจจุบัน พวกมันจึงเติบโตอย่างรวดเร็วในประเทศที่พัฒนาแล้ว การพัฒนาของตลาดโทรคมนาคมและข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้โทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก ทำให้เกิดโอกาสทางการตลาดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะค่อยๆ แทนที่แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ลิเธียมไอออนเหลวด้วยข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์ด้านความปลอดภัย และกลายเป็นกระแสหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ที่รู้จักกันในนาม "แบตเตอรี่แห่งศตวรรษที่ 21" ซึ่งจะเปิดศักราชใหม่ของแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บ และโอกาสในการพัฒนาก็มองในแง่ดีอย่างมาก

จะสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้อย่างไร?

ประการแรก องค์ประกอบของวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียม

วัสดุหลักสี่ชนิด: วัสดุอิเล็กโทรดบวก, วัสดุอิเล็กโทรดลบ, ไดอะแฟรม, อิเล็กโทรไลต์

วัสดุเสริม: NMP, ฟอยล์ทองแดง, อลูมิเนียมฟอยล์, ฝาครอบอะลูมิเนียม, สารสื่อกระแสไฟฟ้า, กาว, อื่นๆ (EMD) ฯลฯ

ประการที่สอง กระบวนการผลิต

กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอนหลัก: การเตรียมอิเล็กโทรด การประกอบเซลล์ การตรวจจับการเปิดใช้งาน และการประกอบแบตเตอรี่ ในหมู่พวกเขา การผลิตอิเล็กโทรดยังรวมถึงการผลิตอิเล็กโทรดบวกและอิเล็กโทรดลบ และการเชื่อมโยงหลักรวมถึงขั้นตอนของแบทช์ การกวน การเคลือบ การกลิ้ง การตัด และแถบ

ประการที่สาม อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการผลิต

ตามกระบวนการผลิตของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อุปกรณ์แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแบ่งออกเป็นอุปกรณ์ส่วนหน้า อุปกรณ์ระดับกลาง และอุปกรณ์ส่วนหลังเป็นหลัก

อุปกรณ์ส่วนหน้ามีไว้สำหรับกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดเป็นหลัก รวมถึงเครื่องผสมสูญญากาศ เครื่องเคลือบ เครื่องอัดลูกกลิ้ง และเครื่องตัด กระบวนการเคลือบต้องการให้สารละลายกวนเคลือบบนโลหะอย่างสม่ำเสมอ และความหนามีความแม่นยำน้อยกว่า 3 ไมโครเมตร จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีเสี้ยนบนพื้นผิวของชิ้น มิฉะนั้นจะมีผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการที่ตามมา ดังนั้นอุปกรณ์ส่วนหน้าจึงเป็นอุปกรณ์หลักในการผลิตแบตเตอรี่ซึ่งสัมพันธ์กับคุณภาพของสายการผลิตทั้งหมด

อุปกรณ์ระดับกลางส่วนใหญ่ครอบคลุมกระบวนการประกอบเซลล์ ส่วนใหญ่รวมถึงเครื่องม้วนหรือเครื่องเคลือบ เครื่องปอกเปลือกเซลล์ เครื่องฉีดของเหลว และอุปกรณ์ปิดผนึกและเชื่อม

อุปกรณ์ส่วนหลังส่วนใหญ่ครอบคลุมกระบวนการต่างๆ เช่น การเปิดใช้งานและการสร้างเซลล์ การตรวจจับการกระจายความจุ และการประกอบเป็นชุดแบตเตอรี่ อุปกรณ์ระดับกลางและส่วนหลัง เช่น เปลือก การปิดผนึก การทดสอบ และเครื่องจักรอื่นๆ ค่อนข้างง่าย และข้อกำหนดทางเทคนิคไม่สูง

การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร?

ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามส่วน: ดิจิตอล พลังงาน และการจัดเก็บพลังงาน

หมวดหมู่ดิจิทัล: โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก ของเล่นไฟฟ้า MP3/MP4 หูฟัง แบตสำรอง เครื่องบินจำลอง อุปกรณ์จ่ายไฟเคลื่อนที่ ฯลฯ

หมวดหมู่พลังงาน: ส่วนใหญ่หมายถึงยานพาหนะไฟฟ้า, เกวียนเกวียน, รถบ้าน, เครื่องเดินทะเล, รถนำทางอัตโนมัติ (AGVs) , หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR) , รถจักรยานไฟฟ้า เป็นต้น

การจัดเก็บพลังงาน: ส่วนใหญ่ใช้ในแหล่งจ่ายไฟของสถานีฐาน, การจัดเก็บพลังงานสะอาด, การจัดเก็บพลังงานกริด, ระบบจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในบ้าน ฯลฯ

เป็นที่เชื่อกันว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในอนาคต

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมที่คุณอาจถามเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร?

ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นอย่างไร?

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมกี่ครั้ง?

ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม 10 อันดับแรกของโลกคืออะไร?

ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ลิเธียมเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว?