Өнімділігіне, құнына немесе қауіпсіздігіне қарамастан, қатты күйдегі қайта зарядталатын батареялар қазбалық энергияны алмастыратын және сайып келгенде, жаңа энергетикалық көліктерге апаратын жолды жүзеге асыру үшін ең жақсы таңдау болып табылады.
LiCoO2, LiMn2O4 және LiFePO4 сияқты катодты материалдардың өнертапқышы ретінде Гуденоф ғылым саласында жақсы танымал.литий-иондық батареяларжәне шын мәнінде «литий-иондық батареялардың әкесі».
NatureElectronics журналында жақында жарияланған мақаласында 96 жастағы Джон Б. Гуденоф қайта зарядталатын литий-ионды аккумулятордың өнертабысының тарихына шолу жасап, алдағы жолды көрсетеді.
1970 жылдары АҚШ-та мұнай дағдарысы басталды. Мұнай импортына тым тәуелді екенін түсінген үкімет күн мен жел энергиясын дамытуға үлкен күш сала бастады. Күн және жел энергиясының үзік-үзік сипатына байланысты,қайта зарядталатын батареяларбұл жаңартылатын және таза энергия көздерін сақтау үшін қажет болды.
Қайтымды зарядтау мен разрядтың кілті химиялық реакцияның қайтымдылығы болып табылады!
Ол кезде қайта зарядталмайтын батареялардың көпшілігі литий теріс электродтарды және органикалық электролиттерді пайдаланды. Қайта зарядталатын батареяларға қол жеткізу үшін барлығы литий иондарын қабатты өтпелі металл сульфидті катодтарға қайтымды кірістіру бойынша жұмыс істей бастады. ExxonMobil компаниясының қызметкері Стэнли Уиттингем қайтымды зарядтау мен разрядтауға катод материалы ретінде қабатты TiS2, разряд өнімі LiTiS2 пайдаланатын интеркалация химиясы арқылы қол жеткізуге болатынын анықтады.
1976 жылы Уиттингем жасаған бұл жасуша жақсы бастапқы тиімділікке қол жеткізді. Дегенмен, зарядтау мен разрядтауды бірнеше рет қайталаған соң, ұяшық ішінде литий дендриттері пайда болды, олар теріс электродтан оң электродқа дейін өсіп, электролиттің тұтануы мүмкін қысқа тұйықталуды құрады. Бұл әрекет тағы да сәтсіз аяқталды!
Осы уақытта Оксфордқа көшкен Гуденоф құрылым өзгергенге дейін қабатталған LiCoO2 және LiNiO2 катодты материалдардан қанша литийді алып тастауға болатынын зерттеді. Соңында олар катодтық материалдан литийдің жартысынан көбін қайтымды де-енгізуге қол жеткізді.
Бұл зерттеу, сайып келгенде, АсахиКасейдегі Акира Йошиноға біріншісін дайындауға көмектестіқайта зарядталатын литий-ионды батарея: Оң электрод ретінде LiCoO2 және теріс электрод ретінде графиттік көміртек. Бұл батарея Sony компаниясының ең алғашқы ұялы телефондарында сәтті қолданылған.
Құнды азайту және қауіпсіздікті жақсарту үшін. Электролит сияқты қатты зарядталатын батарея болашақ дамудың маңызды бағыты болып көрінеді.
1960-шы жылдардың басында еуропалық химиктер литий иондарын қабаттасқан өтпелі металл сульфидті материалдарға қайтымды кірістірумен жұмыс істеді. Ол кезде қайта зарядталатын батареяларға арналған стандартты электролиттер негізінен H2SO4 немесе KOH сияқты күшті қышқылдық және сілтілі сулы электролиттер болды. Өйткені, бұл сулы электролиттерде H+ жақсы диффузияға ие.
Ол кезде ең тұрақты қайта зарядталатын батареялар катод материалы ретінде қабатталған NiOOH және электролит ретінде күшті сілтілі су электролитімен жасалған. h+ Ni(OH)2 түзу үшін қабатталған NiOOH катодына қайтымды түрде енгізілуі мүмкін. мәселе сулы электролит батареяның кернеуін шектеп, энергияның төмен тығыздығына әкелді.
1967 жылы Джозеф Куммер мен Нейл Вебер Форд Мотор компаниясынан Na+ 300°С жоғары керамикалық электролиттерде жақсы диффузиялық қасиеттерге ие екенін анықтады. Содан кейін олар Na-S қайта зарядталатын батареяны ойлап тапты: теріс электрод ретінде балқытылған натрий және оң электрод ретінде көміртегі жолақтары бар балқытылған күкірт. Нәтижесінде олар Na-S қайта зарядталатын батареяны ойлап тапты: теріс электрод ретінде балқытылған натрий, оң электрод ретінде көміртегі жолағы бар балқытылған күкірт және электролит ретінде қатты керамика. Дегенмен, 300°C жұмыс температурасы бұл аккумуляторды коммерцияландыру мүмкін емес деп тапты.
1986 жылы Goodenough NASICON көмегімен дендритті генерациялаусыз толық қатты күйдегі қайта зарядталатын литий батареясын іске асырды. Қазіргі уақытта NASICON сияқты қатты күйдегі электролиттерге негізделген толық зарядталатын литий және натрий батареялары коммерцияланған.
2015 жылы Порто университетінің қызметкері МарияХелена Брага қазіргі уақытта литий-ионды батареяларда қолданылатын органикалық электролиттермен салыстырылатын литий және натрий иондарының өткізгіштігі бар оқшаулағыш кеуекті оксидті қатты электролит көрсетті.
Қысқасы, өнімділігіне, құнына немесе қауіпсіздігіне қарамастан, қатты күйдегі қайта зарядталатын батареялар қазбалық энергияны алмастыратын ең жақсы таңдау болып табылады және сайып келгенде, жаңа энергия көліктеріне жолды жүзеге асырады!
Жіберу уақыты: 25 тамыз 2022 ж