A dh’ aindeoin cùisean coileanaidh, cosgais no sàbhailteachd, is e bataraidhean ath-thagraidh uile-stàite an roghainn as fheàrr airson lùth fosail a chuir an àite agus mu dheireadh an rathad gu carbadan lùtha ùra a thoirt gu buil.
Mar innleadair stuthan catod leithid LiCoO2, LiMn2O4 agus LiFePO4, tha Goodenough ainmeil ann an raonbataraidhean lithium-ionagus is e dha-rìribh “athair bataraidhean lithium-ion”.
Ann an artaigil o chionn ghoirid ann an NatureElectronics, tha John B. Goodenough, a tha 96 bliadhna a dh'aois, a 'dèanamh lèirmheas air eachdraidh innleachd a' bhataraidh lithium-ion rechargeable agus a 'sealltainn na slighe air adhart.
Anns na 1970n, spreadh èiginn ola anns na Stàitean Aonaichte. Le bhith a’ tuigsinn gu robh cus eisimeileachd air in-mhalairt ola, thòisich an riaghaltas air oidhirp mhòr gus lùth grèine is gaoithe a leasachadh. Air sgàth nàdar eadar-amail lùth grèine is gaoithe,bataraidhean ath-thagraidhmu dheireadh bha feum air na stòran lùth ath-nuadhachail agus glan sin a stòradh.
Is e an iuchair a th’ ann a bhith a’ cur cosgais is sgaoileadh a-rithist air ais air an ath-bhualadh ceimigeach!
Aig an àm sin, chleachd a’ mhòr-chuid de na bataraidhean neo-ath-phàighte electrodes lithium àicheil agus electrolytes organach. Gus bataraidhean ath-thagraidh a choileanadh, thòisich a h-uile duine ag obair air a bhith a’ toirt a-steach ions lithium a-steach do chatodes sulfide meatailt gluasaid. Lorg Stanley Whittingham à ExxonMobil gum faodadh cosgais agus sgaoileadh a ghabhas tionndadh a bhith air a choileanadh le ceimigeachd eadar-cheangail a’ cleachdadh TiS2 le còmhdach mar an stuth catod, leis an toradh sgaoilidh LiTiS2.
Fhuair an cealla seo, a chaidh a leasachadh le Whittingham ann an 1976, deagh èifeachd tùsail. Ach, às deidh grunn ath-aithris de bhith a ’togail cosgais agus a’ faighinn a-mach, chaidh dendrites lithium a chruthachadh taobh a-staigh a ’chill, a dh’ fhàs bhon àicheil gu an dealan adhartach, a’ cruthachadh cuairt ghoirid a dh’ fhaodadh an electrolyte a lasadh. Thàinig an oidhirp seo, a-rithist, gu crìch le fàiligeadh!
Aig an aon àm, bha Goodenough, a ghluais gu Oxford, a 'sgrùdadh dè an ìre de lithium a dh' fhaodadh a bhith air a thoirt a-mach à stuthan catod LiCoO2 agus LiNiO2 le sreathan mus atharraich an structar. Aig a’ cheann thall, choilean iad dì-fhilleadh a-rithist de chòrr air leth den lithium bhon stuth catod.
Mu dheireadh stiùir an rannsachadh seo Akira Yoshino à AsahiKasei gus a’ chiad fhear ullachadhbataraidh lithium-ion ath-thagraidh: LiCoO2 mar an electrode dearbhach agus carbon grafait mar an dealan àicheil. Chaidh am bataraidh seo a chleachdadh gu soirbheachail anns na fònaichean cealla as tràithe aig Sony.
Gus cosgais a lùghdachadh agus sàbhailteachd a leasachadh. Tha coltas gu bheil am bataraidh ath-thagraidh uile-chruaidh le solid mar electrolyte na stiùireadh cudromach airson leasachadh san àm ri teachd.
Cho tràth ris na 1960n, bha ceimigearan Eòrpach ag obair air a bhith a’ toirt a-steach ions lithium a-steach do stuthan gluasaid meatailt sulfide. Aig an àm sin, bha na electrolytes àbhaisteach airson bataraidhean ath-thagraidh gu ìre mhòr nan electrolytes uisgeach làidir searbhagach agus alcaileach leithid H2SO4 no KOH. Air sgàth, anns na electrolytes uisgeach sin, tha eadar-dhealachadh math aig H +.
Aig an àm sin, chaidh na bataraidhean ath-thagraidh as seasmhaiche a dhèanamh le NiOOH le còmhdach mar stuth catod agus electrolyte uisgeach làidir alcaileach mar an electrolyte. dh’ fhaodadh h+ a bhith freumhaichte a-rithist anns a’ chatod NiOOH le còmhdach gus Ni(OH)2 a chruthachadh. B 'e an duilgheadas a bh' ann gun robh an electrolyte uisgeach a 'cuingealachadh bholtadh a' bhataraidh, a 'ciallachadh gu robh dùmhlachd lùth ìseal.
Ann an 1967, lorg Joseph Kummer agus NeillWeber bho Ford Motor Company gu bheil feartan sgaoilidh math aig Na + ann an electrolytes ceirmeag os cionn 300 ° C. Dh’innlich iad an uairsin bataraidh ath-thagraidh Na-S: sodium leaghte mar an dealan àicheil agus sulbhur leaghte anns a bheil bannan gualain mar an dealan dearbhach. Mar thoradh air an sin, chruthaich iad bataraidh ath-thagraidh Na-S: sodium leaghte mar an dealan àicheil, sulbhur leaghte anns a bheil còmhlan gualain mar an electrode dearbhach, agus ceirmeag cruaidh mar an electrolyte. Ach, le teòthachd obrachaidh 300 ° C bha e do-dhèanta am bataraidh seo a mhalairteachadh.
Ann an 1986, thuig Goodenough bataraidh lithium ath-thagraidh uile-stàite gun ghinealach dendrite a’ cleachdadh NASICON. An-dràsta, tha bataraidhean lithium agus sodium ath-thagraidh uile-stàite stèidhichte air electrolytes stàite cruaidh leithid NASICON air am malairt.
Ann an 2015, sheall MariaHelena Braga bho Oilthigh Porto cuideachd electrolyte cruaidh porous oxide inslithe le giùlan lithium agus sodium ian coltach ris na electrolytes organach a thathas a ’cleachdadh an-dràsta ann am bataraidhean lithium-ion.
Ann an ùine ghoirid, ge bith dè an coileanadh, cosgais no cùisean sàbhailteachd, is e bataraidhean ath-thagraidh uile-stàite an roghainn as fheàrr airson lùth fosail a chuir an àite agus mu dheireadh an rathad gu carbadan lùtha ùra a thoirt gu buil!
Ùine puist: Lùnastal-25-2022