Өндүрүмдүүлүгүнө, наркына же коопсуздук маселелерине карабастан, бардык катуу абалдагы кайра заряддалуучу батарейкалар казылып алынган энергияны алмаштыруу үчүн эң жакшы тандоо болуп саналат жана акырында жаңы энергетикалык унааларга жол ачат.
LiCoO2, LiMn2O4 жана LiFePO4 сыяктуу катоддук материалдарды ойлоп табуучу катары Goodenough чөйрөсүндө жакшы белгилүү.литий-иондук батарейкаларжана чындап эле "литий-иондук батарейкалардын атасы".
NatureElectronics журналындагы акыркы макаласында 96 жаштагы Джон Б. Гуденоф кайра заряддалуучу литий-иондук батарейканын ойлоп табуу тарыхын карап чыгып, алдыдагы жолду көрсөтөт.
1970-жылдары АКШда мунай кризиси башталган.Мунай импортуна ашыкча көз каранды экенин түшүнгөн өкмөт күн жана шамал энергиясын өнүктүрүү боюнча чоң аракеттерди баштады.Күн жана шамал энергиясы үзгүлтүккө учурагандыктан,аккумуляторлорБул кайра жаралуучу жана таза энергия булактарын сактоо үчүн зарыл болгон.
Кайра заряддоонун жана разряддоонун ачкычы химиялык реакциянын кайра кайтарымдуулугунда!
Ошол учурда, кайра заряддалбаган батареялардын көбү литий терс электроддор жана органикалык электролиттер колдонулган.Аккумулятордук батареяларга жетишүү үчүн, бардыгы литий иондорун катмарлуу өтүүчү металл сульфиддик катоддорго кайтуучу киргизүү боюнча иштей башташты.ExxonMobil компаниясынан Стэнли Уиттингем реверсивдүү заряддоого жана разрядга катоддук материал катары катмарлуу TiS2ди колдонуу менен интеркалация химиясы аркылуу жетүүгө болоорун, разряд продуктусу LiTiS2 экендигин аныктады.
1976-жылы Уиттингем тарабынан иштелип чыккан бул клетка жакшы баштапкы эффективдүүлүккө жетишкен.Бирок, заряддоо жана разряддоо бир нече жолу кайталангандан кийин, клетканын ичинде литий дендриттери пайда болуп, терс электроддон оң электродго чейин өсүп, электролиттерди тутандырышы мүмкүн болгон кыска туташуу пайда болгон.Бул аракет дагы ийгиликсиз аяктады!
Ошол эле учурда Оксфордго көчүп барган Гуденоф структурасы өзгөргөнгө чейин катмарланган LiCoO2 жана LiNiO2 катод материалдарынан эң көп дегенде канча литийди алып салууга болорун изилдеп жаткан.Акыр-аягы, алар катоддук материалдан литийдин жарымынан көбүн кайра калыбына келтирүүгө жетишти.
Бул изилдөө акыры АсахиКасейден Акира Йошиного биринчи даярдоого жардам бердикайра заряддалуучу литий-иондук батарейка: Оң электрод катары LiCoO2 жана терс электрод катары графиттик көмүртек.Бул батарея Sony компаниясынын эң алгачкы уюлдук телефондорунда ийгиликтүү колдонулган.
Баасын төмөндөтүү жана коопсуздукту жакшыртуу максатында.Катуу электролит менен толук заряддалуучу батарея келечектеги өнүгүү үчүн маанилүү багыт болуп көрүнөт.
1960-жылдардын башында европалык химиктер литий иондорун катмарлуу өткөөл металл сульфиддик материалдарга кайра киргизүүнүн үстүндө иштешкен.Ошол учурда, кайра заряддоого болгон батареялар үчүн стандарттуу электролиттер, негизинен, H2SO4 же KOH сыяктуу күчтүү кислота жана щелочтуу суу электролиттери болгон.Анткени, бул суулуу электролиттерде Н+ жакшы диффузияга ээ.
Ошол убакта эң туруктуу кайра заряддалуучу батареялар катод материалы катары катмарлуу NiOOH жана электролит катары күчтүү щелочтуу суулуу электролит менен жасалган.h+ кайра Ni(OH)2 түзүш үчүн катмарлуу NiOOH катодуна киргизилиши мүмкүн.көйгөй суулуу электролит батареянын чыңалуусун чектеп, энергиянын төмөн тыгыздыгын алып келген.
1967-жылы Форд Мотор компаниясынан Джозеф Куммер жана Нейл Вебер 300°Сден жогору керамикалык электролиттерде Na+ жакшы диффузиялык касиетке ээ экенин аныкташкан.Андан кийин алар Na-S кайра заряддалуучу батареяны ойлоп табышкан: терс электрод катары эриген натрий жана оң электрод катары көмүртек тилкелерин камтыган эриген күкүрт.Натыйжада, алар Na-S кайра заряддалуучу батареяны ойлоп табышкан: терс электрод катары эриген натрий, оң электрод катары көмүртек тилкесин камтыган эриген күкүрт жана электролит катары катуу керамика.Бирок, 300°C иштөө температурасы бул батареяны коммерциялаштырууга мүмкүн болбой калды.
1986-жылы, Goodenough NASICON жардамы менен дендриттерди генерациялоосуз бүтүндөй катуу абалдагы кайра заряддалуучу литий батареясын ишке ашырды.Учурда, NASICON сыяктуу катуу абалдагы электролиттерге негизделген бардык катуу абалдагы кайра заряддалуучу литий жана натрий батареялары коммерциялаштырылган.
2015-жылы Порто университетинен МарияХелена Брага ошондой эле литий-иондук батарейкаларда колдонулган органикалык электролиттер менен салыштырууга боло турган литий жана натрий ионунун өткөрүмдүүлүгү менен изоляциялоочу көзөнөктүү кычкыл катуу электролиттерди көрсөттү.
Кыскача айтканда, өндүрүмдүүлүгүнө, наркына же коопсуздукка карабастан, бардык катуу абалдагы кайра заряддалуучу батарейкалар казылып алынган энергияны алмаштыруу үчүн эң мыкты тандоо болуп саналат жана акырында жаңы энергия унааларына жол ачат!
Посттун убактысы: 25-август-2022