Sendepende de rendimento, kosto aŭ sekurecaj konsideroj, tut-solid-stato reŝargeblaj kuirilaroj estas la plej bona elekto por anstataŭigi fosilian energion kaj eventuale realigi la vojon al novaj energiaj veturiloj.
Kiel la inventinto de katodaj materialoj kiel LiCoO2, LiMn2O4 kaj LiFePO4, Goodenough estas konata en la kampo delitio-jonaj kuirilarojkaj estas vere la "patro de litio-jonaj kuirilaroj".
En lastatempa artikolo en NatureElectronics, John B. Goodenough, kiu estas 96-jara, recenzas la historion de la invento de la reŝargebla litio-jona baterio kaj montras la vojon antaŭen.
En la 1970-aj jaroj, naftokrizo erupciis en Usono. Realigante ĝian tro-dependon de naftoimportado, la registaro komencis gravan klopodon evoluigi sunan kaj ventenergion. Pro la intermita naturo de suna kaj ventoenergio,reŝargeblaj pilojestis poste necesaj por stoki tiujn renovigeblajn kaj purajn energifontojn.
La ŝlosilo al reigebla ŝarĝo kaj malŝarĝo estas la reigebleco de la kemia reago!
En tiu tempo, la plej multaj el la neŝargeblaj kuirilaroj uzis litiajn negativajn elektrodojn kaj organikajn elektrolitojn. Por atingi reŝargeblajn bateriojn, ĉiuj komencis labori pri reigebla enkonstruado de litiojonoj en tavoligitajn transirmetalajn sulfidkatodojn. Stanley Whittingham de ExxonMobil malkovris ke reigebla ŝargado kaj malŝarĝo povus esti atingitaj per interkaladkemio utiliganta tavoligitan TiS2 kiel la katodmaterialon, kie la senŝargiĝprodukto estas LiTiS2.
Tiu ĉelo, evoluigita fare de Whittingham en 1976, atingis bonan komencan efikecon. Tamen, post pluraj ripetoj de ŝargado kaj malŝarĝo, litiodendritoj formiĝis ene de la ĉelo, kiu kreskis de la negativo ĝis la pozitiva elektrodo, kreante fuŝkontakton kiu povis ekbruligi la elektroliton. Ĉi tiu provo, denove, finiĝis en fiasko!
Dume, Goodenough, kiu moviĝis al Oksfordo, esploris kiom multe da litio povus maksimume esti de-enigita de la tavoligitaj LiCoO2 kaj LiNiO2 katodmaterialoj antaŭ ol la strukturo ŝanĝiĝis. En la fino, ili atingis reigeblan de-enkonstruadon de pli ol duono de la litio de la katoda materialo.
Ĉi tiu esplorado poste gvidis Akira Yoshino de AsahiKasei por prepari la unuanreŝargebla litio-jona baterio: LiCoO2 kiel la pozitiva elektrodo kaj grafita karbono kiel la negativa elektrodo. Ĉi tiu baterio estis sukcese uzita en la plej fruaj poŝtelefonoj de Sony.
Por redukti koston kaj plibonigi sekurecon. La tute solida reŝargebla kuirilaro kun solida kiel elektrolito ŝajnas esti grava direkto por estonta evoluo.
Jam la 1960-aj jaroj, eŭropaj apotekistoj laboris pri la reigebla enkonstruado de litiojonoj en tavoligitajn transirmetalsulfidmaterialojn. En tiu tempo, la normaj elektrolitoj por reŝargeblaj baterioj estis plejparte fortaj acidaj kaj alkalaj akvaj elektrolitoj kiel ekzemple H2SO4 aŭ KOH. Ĉar, en ĉi tiuj akvaj elektrolitoj, H+ havas bonan difuzemon.
En tiu tempo, la plej stabilaj reŝargeblaj baterioj estis faritaj kun tavoligita NiOOH kiel la katoda materialo kaj forta alkala akva elektrolito kiel la elektrolito. h+ povus esti reigeble enigita en la tavoligita NiOOH-katodo por formi Ni(OH)2. la problemo estis ke la akva elektrolito limigis la tension de la baterio, rezultigante malaltan energidensecon.
En 1967, Joseph Kummer kaj NeillWeber de Ford Motor Company malkovris ke Na+ havas bonajn difuzajn trajtojn en ceramikaj elektrolitoj super 300 °C. Ili tiam inventis Na-S reŝargeblan kuirilaron: fandita natrio kiel la negativa elektrodo kaj fandita sulfuro enhavanta karbonbendojn kiel la pozitiva elektrodo. Kiel rezulto, ili inventis Na-S reŝargeblan kuirilaron: fandita natrio kiel la negativa elektrodo, fandita sulfuro enhavanta karbonbendon kiel la pozitiva elektrodo, kaj solida ceramikaĵo kiel la elektrolito. Tamen, la funkciiga temperaturo de 300 °C kondamnis ĉi tiun kuirilaron esti neeble komercebla.
En 1986, Goodenough realigis tute solidsubstancan reŝargeblan litiobaterion sen dendritgeneracio uzante NASICON. Nuntempe, tute solidsubstancaj reŝargeblaj litio kaj natriaj baterioj bazitaj sur solidsubstancaj elektrolitoj kiel ekzemple NASICON estis komercigitaj.
En 2015, MariaHelena Braga de la Universitato de Porto ankaŭ montris izolan poran oksidan solidan elektroliton kun litio kaj natria jona kondukteco komparebla al la organikaj elektrolitoj nuntempe uzataj en litiojonaj baterioj.
Mallonge, sendepende de agado, kosto aŭ sekurecaj konsideroj, tute solidaj reŝargeblaj kuirilaroj estas la plej bona elekto por anstataŭigi fosilian energion kaj eventuale realigi la vojon al novaj energiaj veturiloj!
Afiŝtempo: Aŭg-25-2022