Nettsjinsteande prestaasjes, kosten of feiligens oerwagings, all-solid-state oplaadbare batterijen binne de bêste kar om fossile enerzjy te ferfangen en úteinlik de wei nei nije enerzjyauto's te realisearjen.
As de útfiner fan kathodematerialen lykas LiCoO2, LiMn2O4 en LiFePO4, is Goodenough bekend op it mêd fanlithium-ion batterijenen is wier de "heit fan lithium-ion-batterijen".
Yn in resint artikel yn NatureElectronics besjocht John B. Goodenough, dy't 96 jier âld is, de skiednis fan 'e útfining fan' e oplaadbare lithium-ion-batterij en lit de wei foarút sjen.
Yn 'e jierren '70 bruts in oaljekrisis út yn 'e Feriene Steaten. It realisearjen fan har tefolle ôfhinklikens fan oalje-ymporten, begon de regearing in grutte poging om sinne- en wynenerzjy te ûntwikkeljen. Troch de intermitterende aard fan sinne- en wynenerzjy,oplaadbare batterijenwiene úteinlik nedich om dizze duorsume en skjinne enerzjyboarnen op te slaan.
De kaai foar omkearber opladen en ûntladen is de omkearberens fan 'e gemyske reaksje!
Yn dy tiid brûkten de measte net-oplaadbere batterijen lithium negative elektroden en organyske elektrolyten. Om oplaadbere batterijen te berikken, begon elkenien te wurkjen oan omkearbere ynbêding fan lithiumionen yn gelaagde oergongsmetaalsulfidekathodes. Stanley Whittingham fan ExxonMobil ûntduts dat omkearber opladen en ûntladen koe wurde berikt troch ynterkalaasjechemie mei laach TiS2 as katodemateriaal, mei it ûntslachprodukt LiTiS2.
Dizze sel, ûntwikkele troch Whittingham yn 1976, berikte goede earste effisjinsje. Lykwols, nei ferskate werhellings fan opladen en ûntlaad, foarme lithium dendrites binnen de sel, dy't groeide út de negative nei de positive elektrodes, it meitsjen fan in koartsluting dy't koe ignite de electrolyte. Dizze poging einige wer yn mislearring!
Underwilens ûndersocht Goodenough, dy't nei Oxford ferhuze, hoefolle lithium op syn heechst koe wurde de-ynbêde út 'e lagen LiCoO2 en LiNiO2 kathodematerialen foardat de struktuer feroare. Op it lêst berikten se omkearbere de-ynbêding fan mear as de helte fan it lithium út it katodemateriaal.
Dit ûndersyk liede úteinlik Akira Yoshino fan AsahiKasei om de earste ta te riedenoplaadbare lithium-ion batterij: LiCoO2 as de positive elektrode en grafytyske koalstof as de negative elektrode. Dizze batterij waard mei súkses brûkt yn Sony's ierste mobile tillefoans.
Om kosten te ferminderjen en feiligens te ferbetterjen. De all-solid oplaadbare batterij mei solid as electrolyte liket in wichtige rjochting te wêzen foar takomstige ûntwikkeling.
Al yn 'e jierren '60 wurken Jeropeeske skiekundigen oan' e omkearbere ynbêding fan lithiumionen yn lagen oergongsmetaalsulfidematerialen. Yn dy tiid wiene de standert elektrolyten foar oplaadbere batterijen benammen sterke soere en alkaline wetterige elektrolyten lykas H2SO4 of KOH. Om't, yn dizze wetterige elektrolyten, H+ goede diffusiviteit hat.
Op dat stuit waarden de meast stabile oplaadbare batterijen makke mei laach NiOOH as it katodemateriaal en in sterke alkaline wetterige elektrolyt as de elektrolyt. h+ koe omkearber ynbêde wurde yn de laach NiOOH kathode om Ni (OH) 2 te foarmjen. it probleem wie dat de wetterige elektrolyt de spanning fan 'e batterij beheine, wat resultearre yn in lege enerzjytichtens.
Yn 1967 ûntdutsen Joseph Kummer en NeillWeber fan Ford Motor Company dat Na+ goede diffúsje-eigenskippen hat yn keramyske elektrolyten boppe 300 °C. Se hawwe doe in Na-S oplaadbare batterij útfûn: gesmolten natrium as de negative elektrode en smelte sulver mei koalstofbanden as de positive elektrode. As gefolch hawwe se in Na-S oplaadbare batterij útfûn: gesmolten natrium as de negative elektrode, smelte sulver mei in koalstofband as de positive elektrode, en in fêste keramyk as de elektrolyt. De wurktemperatuer fan 300 °C doomde dizze batterij lykwols om ûnmooglik te kommersjalisearjen.
Yn 1986 realisearre Goodenough in all-solid-state oplaadbare lithiumbatterij sûnder dendritengeneraasje mei NSICON. Op it stuit binne all-solid-state oplaadbare lithium- en natriumbatterijen basearre op solid-state elektrolyten lykas NASICON kommersjalisearre.
Yn 2015 demonstrearre MariaHelena Braga fan 'e Universiteit fan Porto ek in isolearjende poreuze okside fêste elektrolyt mei lithium- en natriumion-konduktiviteit fergelykber mei de organyske elektrolyten dy't op it stuit brûkt wurde yn lithium-ion-batterijen.
Koartsein, nettsjinsteande prestaasjes, kosten of feiligens oerwagings, all-solid-state oplaadbare batterijen binne de bêste kar te ferfangen fossile enerzjy en úteinlik realisearje de wei nei nije enerzjy vehicles!
Post tiid: Aug-25-2022