Irrispettivament mill-kunsiderazzjonijiet tal-prestazzjoni, l-ispiża jew is-sikurezza, il-batteriji rikarikabbli kollha ta 'stat solidu huma l-aħjar għażla biex tissostitwixxi l-enerġija fossili u eventwalment tirrealizza t-triq għal vetturi tal-enerġija ġodda.
Bħala l-inventur tal-materjali tal-katodu bħal LiCoO2, LiMn2O4 u LiFePO4, Goodenough hija magħrufa sew fil-qasam tal-batteriji tal-jone tal-litjuu huwa tassew il-"missier tal-batteriji tal-jone tal-litju".
F'artiklu riċenti f'NatureElectronics, John B. Goodenough, li għandu 96 sena, jirrevedi l-istorja tal-invenzjoni tal-batterija tal-jone tal-litju rikarikabbli u juri t-triq 'il quddiem.
Fis-snin sebgħin, faqqgħet kriżi taż-żejt fl-Istati Uniti.Billi rrealizza d-dipendenza żejda tiegħu fuq l-importazzjonijiet taż-żejt, il-gvern beda sforz kbir biex jiżviluppa l-enerġija mix-xemx u mir-riħ.Minħabba n-natura intermittenti tal-enerġija solari u mir-riħ,batteriji rikarikabblieventwalment kienu meħtieġa biex jinħażnu dawn is-sorsi ta’ enerġija rinnovabbli u nadifa.
Iċ-ċavetta għall-iċċarġjar u l-ħatt riversibbli hija r-riversibbiltà tar-reazzjoni kimika!
F'dak iż-żmien, ħafna mill-batteriji mhux rikarikabbli użaw elettrodi negattivi tal-litju u elettroliti organiċi.Sabiex jinkisbu batteriji rikarikabbli, kulħadd beda jaħdem fuq inkorporazzjoni riversibbli ta 'jonji tal-litju f'katodi ta' sulfide tal-metall ta 'transizzjoni f'saffi.Stanley Whittingham ta 'ExxonMobil skopra li l-iċċarġjar u l-iskariku riversibbli jistgħu jinkisbu permezz ta' kimika ta 'interkalazzjoni bl-użu ta' TiS2 b'saffi bħala l-materjal tal-katodu, bil-prodott ta 'skariku jkun LiTiS2.
Din iċ-ċellula, żviluppata minn Whittingham fl-1976, kisbet effiċjenza inizjali tajba.Madankollu, wara diversi ripetizzjonijiet ta 'ċarġjar u ħatt, id-dendriti tal-litju ffurmaw ġewwa ċ-ċellula, li kibru min-negattiv għall-elettrodu pożittiv, u ħolqu ċirkwit qasir li jista' jaqbad l-elettrolit.Dan l-attentat, għal darb'oħra, spiċċa fi falliment!
Sadanittant, Goodenough, li mar tgħix Oxford, kien qed jinvestiga kemm litju jista 'l-aktar jiġi de-inkorporat mill-materjali tal-katodu LiCoO2 u LiNiO2 f'saffi qabel ma nbidlet l-istruttura.Fl-aħħar, kisbu de-embedding riversibbli ta 'aktar minn nofs il-litju mill-materjal tal-katodu.
Din ir-riċerka eventwalment iggwidat lil Akira Yoshino ta 'AsahiKasei biex jipprepara l-ewwelbatterija tal-jone tal-litju rikarikabbli: LiCoO2 bħala l-elettrodu pożittiv u karbonju grafitiku bħala l-elettrodu negattiv.Din il-batterija kienet użata b'suċċess fl-ewwel mowbajls ta 'Sony.
Sabiex titnaqqas l-ispiża u tittejjeb is-sigurtà.Il-batterija rikarikabbli kollha solida b'solidu bħala elettrolit tidher li hija direzzjoni importanti għall-iżvilupp futur.
Sa mill-1960, kimiċi Ewropej ħadmu fuq l-inkorporazzjoni riversibbli ta 'jonji tal-litju f'saffi materjali ta' sulfide tal-metall ta 'transizzjoni.F'dak iż-żmien, l-elettroliti standard għal batteriji rikarikabbli kienu prinċipalment elettroliti akwei aċidużi u alkalini qawwija bħal H2SO4 jew KOH.Minħabba li, f'dawn l-elettroliti milwiema, H + għandu diffusività tajba.
F'dak iż-żmien, il-batteriji rikarikabbli l-aktar stabbli saru b'NiOOH b'saffi bħala l-materjal tal-katodu u elettrolit akweju alkalin qawwi bħala l-elettrolit.h+ jista 'jiġi inkorporat b'mod riversibbli fil-katodu NiOOH f'saffi biex jifforma Ni(OH)2.il-problema kienet li l-elettrolit akweju limitat il-vultaġġ tal-batterija, li jirriżulta f'densità ta 'enerġija baxxa.
Fl-1967, Joseph Kummer u NeillWeber ta 'Ford Motor Company skoprew li Na + għandu proprjetajiet ta' diffużjoni tajba fl-elettroliti taċ-ċeramika 'l fuq minn 300 ° C.Imbagħad ivvintaw batterija rikarikabbli Na-S: sodju imdewweb bħala l-elettrodu negattiv u kubrit imdewweb li fih faxex tal-karbonju bħala l-elettrodu pożittiv.Bħala riżultat, ivvintaw batterija rikarikabbli Na-S: sodju imdewweb bħala l-elettrodu negattiv, kubrit imdewweb li fih faxxa tal-karbonju bħala l-elettrodu pożittiv, u ċeramika solida bħala l-elettrolit.Madankollu, it-temperatura operattiva ta '300 ° C ikkundannat din il-batterija biex tkun impossibbli li tiġi kummerċjalizzata.
Fl-1986, Goodenough rrealizza batterija tal-litju rikarikabbli ta 'stat solidu mingħajr ġenerazzjoni ta' dendrite bl-użu ta 'NASICON.Bħalissa, ġew ikkummerċjalizzati batteriji tal-litju u tas-sodju rikarikabbli fi stat solidu kollha bbażati fuq elettroliti fi stat solidu bħal NASICON.
Fl-2015, MariaHelena Braga tal-Università ta 'Porto wriet ukoll elettrolit solidu ta' ossidu poruż iżolanti b'konduttività tal-jone tal-litju u tas-sodju komparabbli mal-elettroliti organiċi użati bħalissa fil-batteriji tal-jone tal-litju.
Fil-qosor, irrispettivament mill-prestazzjoni, l-ispiża jew il-kunsiderazzjonijiet tas-sikurezza, il-batteriji rikarikabbli kollha ta 'stat solidu huma l-aħjar għażla biex tissostitwixxi l-enerġija fossili u eventwalment tirrealizza t-triq għal vetturi tal-enerġija ġodda!
Ħin tal-post: Awissu-25-2022