History of the lithium-ion battery
यह लिथियम-आयन बैटरी का इतिहास है। लिथियम-आयनः 1960-1975 1960 के दशक से पहलेः अधिकांश बुनियादी शोध जो लिथियम-आयन बैटरियों के मूल का निर्माण करने वाले अंतःसंयोजन यौगिकों के विकास का कारण बने, 1960 के दशक में रॉबर्ट हगिन्स और कार्ल वैगनर द्वारा किए गए थे, जिन्होंने ठोस पदार्थों में आयनों की गति का अध्ययन किया था। 1970 के दशकः टीयू म्यूनिख में जुर्गेन ओटो बेसनहार्ड द्वारा 1974-76 के दौरान एनोड के रूप में ग्रेफाइट में लिथियम आयनों के प्रतिवर्ती अंतःक्रिया और कैथोड के रूप में लिथियम आयनों के कैथोडिक ऑक्साइड में अंतःक्रिया की खोज की गई थी। बेसनहार्ड ने लिथियम कोशिकाओं में इसके अनुप्रयोग का प्रस्ताव रखा। बेसनहार्ड की बैटरियों में एक इलेक्ट्रोलाइट की कमी थी, जो ग्रेफाइट में विलायक सह-अंतःक्रिया, इलेक्ट्रोलाइट अपघटन और वर्तमान संग्रहकर्ताओं के क्षरण को रोकता है। इस प्रकार, उनकी बैटरियों का चक्र जीवन बहुत कम था। 1970 का दशकः स्तरित कैथोड सामग्री में लिथियम आयनों का प्रतिवर्ती अंतःक्रिया। ब्रिटिश रसायनशास्त्री एम. स्टेनली व्हिटिंगम, जो तब एक्सॉनमोबिल के एक शोधकर्ता थे, ने पहली बार 1970 के दशक में लिथियम धातु की बैटरी (आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक अग्रदूत) के साथ चार्ज-डिस्चार्ज साइकिलिंग की सूचना दी। स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में अपने समय के पिछले शोध पर ध्यान आकर्षित करते हुए, उन्होंने कैथोड और एनोड के रूप में एक स्तरित टाइटेनियम (IV) सल्फाइड का उपयोग किया। हालाँकि, यह व्यवस्था अव्यावहारिक साबित हुई। टाइटेनियम डाइसल्फ़ाइड महंगा था (1970 के दशक में 1,000 डॉलर प्रति किलोग्राम) और इसके साथ काम करना मुश्किल था, क्योंकि इसे पूरी तरह से ऑक्सीजन और नमी मुक्त परिस्थितियों में संश्लेषित किया जाना पड़ता है। हवा के संपर्क में आने पर, यह हाइड्रोजन सल्फाइड यौगिकों के निर्माण के लिए प्रतिक्रिया करता है, जिनमें एक अप्रिय गंध होती है और जो मनुष्यों और अधिकांश जानवरों के लिए विषाक्त होते हैं। इसके लिए, और अन्य कारणों से, एक्सॉन ने व्हिटिंगम की लिथियम-टाइटेनियम डाइसल्फ़ाइड बैटरी का विकास बंद कर दिया। धातु लिथियम इलेक्ट्रोड वाली बैटरियों ने सुरक्षा मुद्दों को प्रस्तुत किया, सबसे महत्वपूर्ण रूप से लिथियम डेंड्राइट का गठन, जो आंतरिक रूप से बैटरी को शॉर्ट-सर्किट करता है जिसके परिणामस्वरूप विस्फोट होते हैं। इसके अलावा, डेंड्राइट अक्सर वर्तमान कलेक्टरों के साथ इलेक्ट्रॉनिक संपर्क खो देते हैं जिससे चक्रीय ली + चार्ज का नुकसान होता है। नतीजतन, अनुसंधान बैटरियों को विकसित करने के लिए आगे बढ़ा, जिसमें धातु लिथियम के बजाय, केवल लिथियम यौगिक मौजूद होते हैं, जो लिथियम आयनों को स्वीकार करने और छोड़ने में सक्षम होते हैं। 1973: एडम हेलर ने लिथियम थियोनिल क्लोराइड बैटरी का प्रस्ताव रखा, जिसका उपयोग अभी भी प्रत्यारोपित चिकित्सा उपकरणों और रक्षा प्रणालियों में किया जाता है जहां 20 साल से अधिक शेल्फ जीवन, उच्च ऊर्जा घनत्व और/या अत्यधिक परिचालन तापमान के लिए सहिष्णुता की आवश्यकता होती है। हालाँकि, यह बैटरी असुरक्षित लिथियम धातु का उपयोग करती है और रिचार्जेबल नहीं थी। पूर्व-वाणिज्यिक विकासः 1976-1990 1976: एक्सॉन में स्टेनली व्हिटिंगम और उनके सहयोगियों ने प्रदर्शित किया कि पहली रिचार्जेबल "लिथियम-आयन बैटरी" क्या मानी जा सकती है, हालांकि इस डिजाइन में एक भी घटक का उपयोग बाद में वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी में नहीं किया गया था। व्हिटिंगम की कोशिका को एक आवेशित अवस्था में नीगोड के रूप में लिथियम एल्यूमीनियम मिश्र धातु, इलेक्ट्रोलाइट के रूप में डाइऑक्सोलेन में LiBPH4 (लिथियम टेट्राफिनाइलबोरेट) और पॉसोड के रूप में TiS2 का उपयोग करके इकट्ठा किया गया था। बैटरी उपयोगी चक्र जीवन 50 चक्रों से अधिक नहीं था। यह डिजाइन व्हिट्टीघम की पहले की ली-मेटल बैटरियों पर आधारित था। 1977: समर बसु और अन्य। पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में ग्रेफाइट में लिथियम के अपरिवर्तनीय अंतः संयोजन का प्रदर्शन किया। इससे 1984 में बेल लैब्स में लिथियम धातु इलेक्ट्रोड बैटरी का विकल्प प्रदान करने के लिए एक व्यवहार्य लिथियम इंटरकलेटेड ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का विकास हुआ। हालाँकि यह लिथियम आयन बैटरी के बजाय केवल एक पिघली हुई नमक कोशिका बैटरी थी। 1978: मिशेल आर्मंड ने एक रॉकिंग-चेयर बैटरी का शब्द और एक अवधारणा पेश की, जहां एक ही प्रकार के आयन को डिस/चार्ज के दौरान सकारात्मक और नकारात्मक दोनों इलेक्ट्रोड में विघटित/अंतःसंयोजित किया जाता है। रॉकिंग-चेयर डिजाइन समाधान-चरण प्रजातियों में प्रतिक्रिया स्टोइकिओमेट्री में दिखाई नहीं देते हैं, जो बैटरी में विलायक की मात्रा को कम करने की अनुमति देता है, बैटरी के वजन और लागत को कम करता है। 1979: अलग-अलग समूहों में काम करते हुए, नेड ए. गॉडशाल एट अल, और इसके तुरंत बाद, जॉन बी. गुडएनफ (ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय) और कोइची मिजुशिमा (टोक्यो विश्वविद्यालय) ने लिथियम कोबाल्ट डाइऑक्साइड () से बने 4 वी सेल के सीमित निर्वहन-चार्ज साइक्लिंग को सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में और लिथियम धातु को नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में प्रदर्शित किया। इस नवाचार ने सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री प्रदान की, जो अंततः पहली वाणिज्यिक रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी में एक घटक बन गई। एक स्थिर सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री है जो लिथियम आयनों के दाता के रूप में कार्य करती है, जिसका अर्थ है कि इसका उपयोग लिथियम धातु के अलावा अन्य नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के साथ किया जा सकता है। स्थिर और आसानी से संभालने योग्य नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के उपयोग को सक्षम करके, नए रिचार्जेबल बैटरी सिस्टम को सक्षम किया। गॉडशाल एट अल। इसके बाद त्रिकोणीय यौगिक लिथियम-संक्रमण धातु-ऑक्साइड जैसे कि स्पिनल LiMn2O4, Li2MnO3, LiMnO2, LiFeO2, LiFe5O8 और LiFe5O4 (और बाद में 1985 में लिथियम-कॉपर-ऑक्साइड और लिथियम-निकल-ऑक्साइड कैथोड सामग्री) के समान मूल्य की पहचान की गई। लिथियम बैटरियों में कैथोड के रूप में लाइकोओ2 के उपयोग के लिए पेटेंट गॉडशाल के स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय पीएचडी शोध प्रबंध और 1979 के प्रकाशनों पर आधारित था। 1980: रोम विश्वविद्यालय में M.Lazzari और ब्रूनो स्कोसाटी ने रॉकिंग-चेयर बैटरी की अवधारणा को एनोड के रूप में लिथियम टंगस्टन डाइऑक्साइड, कैथोड के रूप में टाइटेनियम डाइसल्फ़ाइड और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में प्रोपलीन कार्बोनेट में लिथियम पर्क्लोरेट का उपयोग करके मान्य किया। 1980 का दशकः नकारात्मक इलेक्ट्रोड की उत्पत्ति पी. ए. एस. (पॉलीएसेनिक/पॉलीएसिटिलीन अर्धचालक सामग्री) में हुई है जिसकी खोज टोक्यो यामाबे और बाद में 1980 के दशक की शुरुआत में शिज़ुकुनी यात द्वारा की गई थी। यह विकास प्रोफेसर हिदेकी शिराकावा और उनके समूह द्वारा प्रवाहकीय पॉलिमर की पहले की खोज से प्रेरित था, और इसे एलन मैक्डियारमिड और एलन जे. हीगर एट अल द्वारा विकसित पॉलीएसिटिलीन लिथियम आयन बैटरी से शुरू होने के रूप में भी देखा जा सकता है। 1980: समर बसु की उच्च तापमान पर ग्रेफाइट में ली + अंतःक्रिया की रिपोर्ट के बाद (ऊपर 1977 देखें), रचिद याजामी ने कमरे के तापमान पर ग्रेफाइट में लिथियम के प्रतिवर्ती विद्युत रासायनिक अंतःक्रिया का प्रदर्शन किया। उस समय ज्ञात कार्बनिक बैटरी सॉल्वैंट्स, एक ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड के साथ चार्ज करने के दौरान विघटित हो जाते हैं। इस कारण से, याजामी ने यह प्रदर्शित करने के लिए एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग किया कि लिथियम को कमरे के तापमान पर एक विद्युत रासायनिक तंत्र के माध्यम से ग्रेफाइट में प्रतिवर्ती रूप से अंतःस्थापित किया जा सकता है। 1983: माइकल एम. ठाकरे, पीटर ब्रूस, विलियम डेविड और जॉन बी. गुडएनफ ने लिथियम-आयन बैटरियों के लिए एक चार्ज कैथोड सामग्री के रूप में मैंगनीज स्पिनल, एमएन2ओ4 विकसित किया। इसमें निर्वहन पर दो सपाट पठार हैं जिनमें से एक 4V पर लिथियम, स्टोइकिओमेट्री LiMn2O4, और एक 3V पर Li2Mn2O4 की अंतिम स्टोइकिओमेट्री के साथ है। 1985: अकीरा योशिनो ने कार्बोनेसियस सामग्री (एसिटिलीन ब्लैक) का उपयोग करके एक रिचार्जेबल ली-आयन बैटरी का प्रदर्शन किया, जिसमें लिथियम आयनों को सकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) के रूप में नकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) और लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड () के रूप में डाला जा सकता है। इसने नाटकीय रूप से सुरक्षा में सुधार किया और सोनी को 5 साल बाद रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी के वाणिज्यिक लॉन्च के लिए तैयार किया। 1985 में योशिनो का डिज़ाइन प्रोपलीन कार्बोनेट (एथिलीन या रैखिक कार्बोनेट के बिना वर्तमान में ग्रेफाइट नेगोड को निष्क्रिय करने के लिए उपयोग किया जाता है) में 0.6 मोल LiClO4 (LiPF6 के बजाय) का उपयोग करने और बाइंडर के रूप में पॉलीविनाइलडीन डिफ्लोराइड के बजाय पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल का उपयोग करने में अंतिम (1990) डिज़ाइन से अलग था। 1986: लगभग उसी समय जब अकीरा योशिनो, ऑबोर्न और बारबेरियो ने बेल प्रयोगशाला में स्वतंत्र रूप से एक और वास्तविक रॉकिंग-चेयर बैटरी का प्रदर्शन किया जो पूरी तरह से डिस्चार्ज अवस्था में इकट्ठा हुई थी। उनकी 1.8V लिथियम-आयन बैटरी में पॉसोड के रूप में LiCOO2, इलेक्ट्रोलाइट के रूप में प्रोपलीन कार्बोनेट में 1M LiPF6 और नीगोड के रूप में MoO2 शामिल थे। 1986: अकिरा योशिनो के नेतृत्व में असाही शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रोलाइट के रूप में पीसी, गामा-ब्यूट्रोलेक्टोन (γBL) और एथिलीन कार्बोनेट (ईसी) के मिश्रण में विघटित लिथियम टेट्राफ्लोरोबोरेट (LiBF4) के साथ रिचार्जेबल बैटरी का प्रदर्शन किया। फ्लोरीनयुक्त आयनन ए. एल. धारा संग्राहक को निष्क्रिय करने और विलायकों के साथ संगत होने में प्रभावी साबित हुआ, जबकि एथिलीन कार्बोनेट (जो कमरे के तापमान पर ठोस होता है और तरल बनाने के लिए अन्य विलायकों के साथ मिलाया जाता है) ने एनोड पर आवश्यक ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेज़ प्रदान किया, इस प्रकार सार्वजनिक रूप से आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी की ओर ले जाने वाली पहेली के अंतिम टुकड़े का खुलासा किया। यह डिजाइन व्यावहारिक रूप से आज वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरियों में उपयोग किए जाने वाले डिजाइन के समान था (एल. आई. बी. एफ. 4 को एल. आई. पी. एफ. 6 से प्रतिस्थापित किए जाने को छोड़कर, जो विलायक (ओं) के साथ कम प्रतिक्रियाशील है)। 1987-1989: अरुमुगम मंथिरम और जॉन बी. गुडएनफ ने कैथोड के पोलियनियन वर्ग की खोज की। उन्होंने दिखाया कि पॉलीयनियन वाले सकारात्मक इलेक्ट्रोड, जैसे सल्फेट, पॉलीयनियन के प्रेरक प्रभाव के कारण ऑक्साइड की तुलना में अधिक वोल्टेज का उत्पादन करते हैं। इस पोलियनियन वर्ग में लिथियम आयरन फॉस्फेट जैसी सामग्री होती है। 1989: मोली ऊर्जा कोशिकाओं को वापस बुलाने से, जिसमें लिथियम धातु शामिल थी, भारी लेकिन सुरक्षित दोहरे-अंतःक्रिया के पक्ष में शोधकर्ताओं की धारणा अचानक बदल गई। लिथियम-धातु) बैटरी के बजाय लिथियम-आयन। 1989-10-11: बर्नाबी (कनाडा) में मोली एनर्जी में जेफ डैन और दो सहयोगियों ने एक जर्नल लेख प्रस्तुत किया, जो एथिलीन कार्बोनेट विलायक (प्रोपिलीन कार्बोनेट और 1M LiASF6 नमक के साथ 50:50 मिश्रण में) की उपस्थिति में ग्रेफाइट में लिथियम आयनों के प्रतिवर्ती अंतःक्रिया को साबित करता है, और पहले चार्ज पर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटफ़ेज़ के गठन का प्रदर्शन करता है, जिसके बाद एक प्रतिवर्ती बैटरी साइक्लिंग होती है। यह अनिवार्य रूप से संरचना है, जिसका उपयोग 1992 से वाणिज्यिक ली-आयन बैटरियों में किया जाएगा, सिवाय ली. ए. एस. एफ. 6 के जिसे ली. पी. एफ. 6 से बदल दिया गया है। 1990: फ्रांस के ग्रेनोबल में फ्रेंच नेशनल सेंटर फॉर साइंटिफिक रिसर्च में रचिद याजामी ने लिथियम-आयन बैटरी के लिए ग्रेफाइट एनोड और तरल इलेक्ट्रोलाइट विकसित करने पर सोनी के साथ सहयोग करना शुरू किया, अंततः जादुई एथिलीन कार्बोनेट विलायक की खोज की, जिसके परिणामस्वरूप नरम कार्बन एनोड वाली कोशिकाओं की विशिष्ट ऊर्जा लगभग दोगुनी (155 डब्ल्यूएच/किलोग्राम) हो गई। 1990-12-10: जापान के सान्यो इलेक्ट्रिक ने एक पेटेंट आवेदन दायर किया है, जो एक रिचार्जेबल (सीए। 250 चक्र) एक मिश्रित एथिलीन कार्बोनेट + डाइमिथाइल कार्बोनेट विलायक के साथ लिथियम धातु बैटरी और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एल. आई. पी. एफ. 6। 1990: अंग्रेजी शब्द "लिथियम-आयन बैटरी", जिसका आविष्कार नई तकनीक को दुर्भाग्यपूर्ण लिथियम धातु बैटरी से अलग करने के लिए एक विपणन उपकरण के रूप में किया गया था, पहली बार एक प्रकाशन में दिखाई दिया। इसका उपयोग सोनी के कर्मचारियों द्वारा किया जाता था। 2017 में (रसायन विज्ञान में 2019 के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित होने से 2 साल पहले) जॉर्ज ब्लॉमग्रेन ने कुछ अटकलों की पेशकश की कि क्यों अकीरा योशिनो के समूह ने जेफ डैन के समूह से पहले एक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य लिथियम-आयन बैटरी का उत्पादन कियाः डैन समूह ने धातु ऑक्साइड के बजाय लिथियम के खिलाफ कार्बोनेसियस सकारात्मक इलेक्ट्रोड का परीक्षण किया। इसलिए, उन्होंने एल. आई. ए. एस. एफ. 6 इलेक्ट्रोलाइट के साथ एक एल्यूमीनियम सकारात्मक धारा संग्राहक के गंभीर क्षरण का अवलोकन नहीं किया, लेकिन योशिनो एट अल। उपयोग किया जाता है। एल. आई. पी. एफ. 6, जो आमतौर पर जापान में प्राथमिक लिथियम धातु बैटरियों के लिए उपयोग किया जाता था। योशिनो एट अल। अंतिम विजेता-पॉलीविनिलिडीन फ्लोराइड सहित विभिन्न बाइंडरों का भी अध्ययन किया गया, जबकि डैन के समूह ने केवल एथिलीन प्रोपिलीन डाइन मोनोमर (ई. पी. डी. एम.) का उपयोग किया, जो वाणिज्यिक एल. आई. बी. के लिए पर्याप्त टिकाऊ नहीं निकला। पोर्टेबल अनुप्रयोगों में व्यावसायीकरणः 1991-2007 जैसे-जैसे विकास बढ़ता गया, लिथियम-आयन बैटरियों का प्रदर्शन और क्षमता बढ़ती गई। 1991: सोनी और असाही कासेई ने पहली रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी की व्यावसायिक बिक्री शुरू की। तकनीक का सफलतापूर्वक व्यावसायीकरण करने वाली जापानी टीम का नेतृत्व योशियो निशी ने किया था। 1991 ने लिथियम-आयन बैटरियों के इतिहास में दूसरी अवधि (व्यावसायीकरण) की शुरुआत की, जो इस पृष्ठ पर दिखाए गए भूखंडों "वर्ष द्वारा विद्युत रासायनिक शक्तिस्रोतों के बारे में प्रकाशनों की लॉग संख्या" और "लिथियम-आयन बैटरियों के बारे में गैर-पेटेंट प्रकाशनों की संख्या" में परिवर्तन बिंदुओं के रूप में परिलक्षित होता है। बैटरी ने नरम कार्बन (ग्रेफाइट के बजाय) एनोड और लीकोओ2 कैथोड का उपयोग किया। लिथियम-आयन बैटरी निर्माण के विकास के साथ सोनी की सफलता को मोनोडिस्पर्स (20 माइक्रोन) धातु ऑक्साइड सूक्ष्म कणों के निर्माण और चुंबकीय टेप के लिए कोटिंग प्रक्रियाओं के साथ कंपनी के पूर्व अनुभव से लाभ हुआ। 1994: बेलकोर द्वारा ली पॉलिमर का पहला व्यावसायीकरण। 1994: पहला जलीय ली-आयन "रॉकिंग चेयर" रसायन विज्ञान डैन एट अल द्वारा प्रदर्शित किया गया था। इसमें 1 एम. एम. ली. ओ. एच. के साथ 5 एम. ली. एन. ओ. 3 इलेक्ट्रोलाइट में एक वी. ओ. 2 एनोड और ली. एम. एन. 2. ओ. 4 कैथोड था। 1996: गुडएनफ, अक्षय पाधी और सहकर्मियों ने सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में लिथियम आयरन फॉस्फेट और अन्य फॉस्फो-ओलिवाइन (खनिज ओलिवाइन के समान संरचना वाले लिथियम धातु फॉस्फेट) का प्रस्ताव रखा। 1996: सोनी और निसान ने 124 मील की ड्राइविंग रेंज वाली लिथियम-आयन बैटरी संचालित कार एफ. ई. वी. II विकसित करने के लिए साझेदारी की घोषणा की। 1998: सी. एस. जॉनसन, जे. टी. वाघे, एम. एम. ठाकरे, टी. ई. बोफिंगर और एस. ए. हैकनी ने उच्च क्षमता वाले उच्च वोल्टेज वाले लिथियम-समृद्ध एन. एम. सी. कैथोड सामग्री की खोज की सूचना दी। 2001: अरुमुगम मन्थिराम और सहकर्मियों ने पाया कि स्तरित ऑक्साइड कैथोड की क्षमता सीमाएँ रासायनिक अस्थिरता का परिणाम हैं जिन्हें ऑक्सीजन 2 पी बैंड के शीर्ष के सापेक्ष धातु 3 डी बैंड की सापेक्ष स्थिति के आधार पर समझा जा सकता है। इस खोज का लिथियम आयन बैटरी स्तरित ऑक्साइड कैथोड के व्यावहारिक रूप से सुलभ संरचनात्मक स्थान के साथ-साथ सुरक्षा के दृष्टिकोण से उनकी स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा है। 2001: क्रिस्टोफर जॉनसन, माइकल ठाकरे, खलील अमीन और जेकूक किम ने एक डोमेन संरचना पर आधारित लिथियम निकल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड (एनएमसी) लिथियम समृद्ध कैथोड के लिए एक पेटेंट दायर किया। 2001: झोंगहुआ लू और जेफ डैन ने सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के एनएमसी वर्ग के लिए एक पेटेंट दायर किया, जो व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड पर सुरक्षा और ऊर्जा घनत्व में सुधार प्रदान करता है। 2002: एत-मिंग चियांग और एम. आई. टी. में उनके समूह ने एल्यूमीनियम, नियोबियम और जिरकोनियम के साथ डोपिंग करके लीफेपो 4 सामग्री की चालकता को बढ़ाकर लिथियम बैटरी के प्रदर्शन में पर्याप्त सुधार दिखाया। वृद्धि का कारण बनने वाला सटीक तंत्र व्यापक बहस का विषय बन गया। 2004: अभी तक-मिंग चियांग ने 100 नैनोमीटर से कम व्यास के लिथियम आयरन फॉस्फेट कणों का उपयोग करके प्रदर्शन में फिर से वृद्धि की। इससे कण घनत्व में लगभग सौ गुना कमी आई, सकारात्मक इलेक्ट्रोड के सतह क्षेत्र में वृद्धि हुई और क्षमता और प्रदर्शन में सुधार हुआ। व्यावसायीकरण के कारण उच्च क्षमता वाली लिथियम-आयन बैटरियों के लिए बाजार में तेजी से वृद्धि हुई, साथ ही चियांग और जॉन गुडएनफ के बीच पेटेंट उल्लंघन की लड़ाई हुई। 2004: पीआर चीन से लिथियम-आयन बैटरियों के बारे में गैर-पेटेंट प्रकाशनों की संख्या संयुक्त राज्य अमेरिका से अधिक हो गई। 2011 तक जापान तीसरा अग्रणी देश था, जब इसे दक्षिण कोरिया ने पीछे छोड़ दिया था। 2005: वाई सॉन्ग, पी. वाई. ज़वलीज और एम. स्टेनली व्हिटिंगम ने मोटर वाहन अनुप्रयोगों में उच्च ऊर्जा घनत्व व्यावसायीकरण के साथ एक नई दो-इलेक्ट्रॉन वैनेडियम फॉस्फेट कैथोड सामग्री की रिपोर्ट दीः 2008-आज 2008: टेस्ला रोडस्टर का शुभारंभ-पहला राजमार्ग कानूनी, क्रमिक उत्पादन, लिथियम-आयन बैटरी कोशिकाओं का उपयोग करने के लिए पूरी तरह से इलेक्ट्रिक कार, और प्रति चार्ज 244 मील (393 कि. मी.) से अधिक की यात्रा करने वाली पहली पूरी तरह से इलेक्ट्रिक कार-ने ली-आयन बैटरी के इतिहास में एक नए युग की शुरुआत की, जिसे प्लॉट में प्रतिफलन बिंदुओं के रूप में दर्शाया गया है "वर्ष द्वारा विद्युत रासायनिक शक्तियों के बारे में प्रकाशनों की लॉग संख्या" और "लीथियम-आयन बैटरी के बारे में गैर-पेटेंट प्रकाशनों की संख्या" 2011: आर्गोन राष्ट्रीय प्रयोगशाला में विकसित लिथियम निकल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड (एन. एम. सी.) कैथोड, ओहियो में बी. ए. एस. एफ. द्वारा व्यावसायिक रूप से निर्मित किए जाते हैं। 2011: जापान में सभी पोर्टेबल सेकेंडरी (यानी, रिचार्जेबल) बैटरी की बिक्री में लिथियम-आयन बैटरी का हिस्सा 66 प्रतिशत था। 2012: जॉन गुडएनफ, रचिद याजामी और अकीरा योशिनो को लिथियम आयन बैटरी विकसित करने के लिए पर्यावरण और सुरक्षा प्रौद्योगिकियों के लिए 2012 आई. ई. ई. ई. पदक मिला। 2014: जॉन गुडेनफ, योशियो निशी, रचिद याजामी और अकीरा योशिनो को इस क्षेत्र में उनके अग्रणी प्रयासों के लिए नेशनल एकेडमी ऑफ इंजीनियरिंग के चार्ल्स स्टार्क ड्रेपर पुरस्कार से सम्मानित किया गया। 2014: सिलिकॉन एनोड का उपयोग करते हुए एम्प्रियस कॉर्प की वाणिज्यिक बैटरियाँ 650 डब्ल्यूएच/एल (20 प्रतिशत की वृद्धि) तक पहुँच गईं और ग्राहकों को वितरित की गईं। 2016: मिजुशिमा द्वारा लिथियम-आयन बैटरी के लिए लाइकोओ2 कैथोड सामग्री की खोज और योशिनो द्वारा लिथियम-आयन बैटरी के विकास के लिए कोइची मिजुशिमा और अकीरा योशिनो को राष्ट्रीय सामग्री विज्ञान संस्थान से निम्स पुरस्कार मिला। 2016: जेड. क्यूई, और गैरी कोएनिग ने एक टेम्पलेट-आधारित दृष्टिकोण का उपयोग करके उप-माइक्रोमीटर आकार का उत्पादन करने के लिए एक स्केलेबल विधि की सूचना दी। 2019: रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जॉन गुडएनफ, स्टेनली व्हिटिंगम और अकीरा योशिनो को "लिथियम आयन बैटरी के विकास के लिए" दिया गया। 2022: बैटरी स्टार्टअप SPARKZ ने ब्रिजपोर्ट, WV में एक ग्लास प्लांट को शून्य-कोबाल्ट लिथियम बैटरी के उत्पादन में बदलने की योजना की घोषणा की। बाजार उद्योग ने 2012 में लगभग 660 मिलियन बेलनाकार लिथियम-आयन कोशिकाओं का उत्पादन किया; 18650 आकार अब तक बेलनाकार कोशिकाओं के लिए सबसे लोकप्रिय है। यदि टेस्ला ने 2014 में 40,000 मॉडल एस इलेक्ट्रिक कारों को भेजने के अपने लक्ष्य को पूरा कर लिया था और यदि 85-केडब्ल्यूएच बैटरी, जो इनमें से 7,104 कोशिकाओं का उपयोग करती है, संयुक्त राज्य अमेरिका की तरह विदेशों में भी लोकप्रिय साबित हुई थी, तो 2014 के एक अध्ययन में अनुमान लगाया गया था कि अकेले मॉडल एस 2014 के दौरान अनुमानित वैश्विक बेलनाकार बैटरी उत्पादन का लगभग 40 प्रतिशत उपयोग करेगा, उत्पादन धीरे-धीरे उच्च क्षमता वाले 3,000 + एमएएच कोशिकाओं में स्थानांतरित हो रहा था। 2013 में वार्षिक फ्लैट पॉलिमर सेल की मांग 70 करोड़ से अधिक होने की उम्मीद थी। समय के साथ लिथियम-आयन बैटरियों की कीमतें गिर गई हैं। कुल मिलाकर, 1991 और 2018 के बीच, सभी प्रकार की लिथियम-आयन कोशिकाओं (डॉलर प्रति किलोवाट घंटे में) की कीमतें लगभग 97 प्रतिशत गिर गईं। इसी अवधि में, ऊर्जा घनत्व तीन गुना से अधिक हो गया। ऊर्जा घनत्व बढ़ाने के प्रयासों ने लागत में कमी लाने में महत्वपूर्ण योगदान दिया। 2015 में, लागत का अनुमान $300-500 kWh से था। 2016 में जी. एम. ने खुलासा किया कि वे चेवी बोल्ट ई. वी. में बैटरी के लिए भुगतान करेंगे। 2017 में, औसत आवासीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली की स्थापना लागत 2015 में 1600 डॉलर प्रति किलोवाट से घटकर 2040 तक 250 डॉलर प्रति किलोवाट हो जाने की उम्मीद थी और 2030 तक कीमत में 70 प्रतिशत की कमी होगी। 2019 में, कुछ इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक की लागत $150-200 अनुमानित थी, और VW ने नोट किया कि वह अपनी अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए भुगतान कर रहा था। बैटरियों का उपयोग ग्रिड ऊर्जा भंडारण और सहायक सेवाओं के लिए किया जाता है। एक ली-आयन भंडारण के लिए फोटोवोल्टिक और एक अवायवीय पाचन बायोगैस बिजली संयंत्र के साथ, ली-आयन एक उच्च लाभ उत्पन्न करेगा यदि इसे अधिक बार साइकिल से चलाया जाता है (इसलिए एक उच्च जीवनकाल बिजली उत्पादन) हालांकि क्षरण के कारण जीवनकाल कम हो जाता है। कई प्रकार के लिथियम निकल कोबाल्ट मैंगनीज ऑक्साइड (एन. सी. एम.) और लिथियम निकल कोबाल्ट एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एन. सी. ए.) कैथोड पाउडर एक स्तरित संरचना के साथ व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। उनकी रासायनिक संरचनाएँ घटक धातुओं के दाढ़ अनुपात द्वारा निर्दिष्ट की जाती हैं। एन. सी. एम. 111 (या एन. सी. एम. 333) में निकल, कोबाल्ट और मैंगनीज के समध्रुवीय भाग होते हैं। विशेष रूप से, एन. सी. एम. कैथोड में, मैंगनीज विद्युत सक्रिय नहीं होता है और बैटरी के चार्ज-निर्वहन चक्र के दौरान ऑक्सीकरण अवस्था + 4 में रहता है। कोबाल्ट ऑक्सीकरण अवस्था + 3 और + 4, और निकल-+ 2 और + 4 के बीच चक्रित होता है। कोबाल्ट की उच्च कीमत और प्रति निकल परमाणु में चक्रीय इलेक्ट्रॉनों की उच्च संख्या के कारण, उच्च-निकल (जिसे "निकल-समृद्ध" के रूप में भी जाना जाता है) सामग्री (Ni परमाणु प्रतिशत> 50 प्रतिशत के साथ) बैटरी शोधकर्ताओं और बैटरी निर्माताओं दोनों का काफी ध्यान आकर्षित करती है। हालांकि, उच्च-नी कैथोड O2 विकास और ली +/नी 4 + कैटायन मिश्रण के लिए प्रवण हैं। एन. एम. सी. 532 और एन. एम. सी. 622 इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए पसंदीदा कम-कोबाल्ट प्रकार थे, जिसमें एन. एम. सी. 811 और यहां तक कि कम कोबाल्ट अनुपात में भी उपयोग में वृद्धि देखी गई, जिससे कोबाल्ट निर्भरता कम हुई। हालाँकि, विद्युत वाहनों के लिए कोबाल्ट 2018 की पहली छमाही से 81 प्रतिशत बढ़कर 2019 की पहली छमाही में 7,200 टन हो गया, जिसकी बैटरी क्षमता 46.3 GWh थी। 2010 में, वैश्विक लिथियम-आयन बैटरी उत्पादन क्षमता 20 गीगावाट-घंटे थी। 2016 तक, यह चीन में 16.4 GWh के साथ 28 GWh था। 2021 में उत्पादन विभिन्न स्रोतों द्वारा 200 और 600 GWh के बीच होने का अनुमान है, और 2023 के लिए पूर्वानुमान 400 से 1,100 GWh तक है। एल. जी. केम, जी. एस. युआसा, हिताची मैक्सेल, एन. ई. सी., पैनासोनिक/सान्यो, सैमसंग, सोनी और तोशिबा सहित नौ कॉर्पोरेट परिवारों के बीच एक अविश्वास-विरोधी मूल्य-निर्धारण गुट को 2000 और 2011 के बीच बैटरी की कीमतों में धांधली और उत्पादन को सीमित करते हुए पाया गया। संदर्भ लिथियम-आयन बैटरी लिथियम-आयन बैटरी