कार्यसम्पादन, लागत वा सुरक्षा विचारहरूको बावजुद, सबै-ठोस-राज्य रिचार्जेबल ब्याट्रीहरू जीवाश्म ऊर्जा प्रतिस्थापन गर्न र अन्ततः नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको बाटो महसुस गर्न उत्तम विकल्प हुन्।
LiCoO2, LiMn2O4 र LiFePO4 जस्ता क्याथोड सामग्रीको आविष्कारकको रूपमा, Goodenough को क्षेत्रमा राम्रोसँग परिचित छ।लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूर वास्तवमै "लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको पिता" हो।
NatureElectronics मा हालैको लेखमा, जोन बी गुडइनफ, जो 96 वर्षका छन्, रिचार्जेबल लिथियम-आयन ब्याट्रीको आविष्कारको इतिहासको समीक्षा गर्छन् र अगाडिको बाटो देखाउँछन्।
सन् १९७० को दशकमा अमेरिकामा तेलको संकट आयो । तेल आयातमा अत्यधिक निर्भरता महसुस गर्दै, सरकारले सौर्य र वायु ऊर्जाको विकास गर्न ठूलो प्रयास थाले। सौर्य र वायु उर्जाको अन्तरिम प्रकृतिका कारण,रिचार्जेबल ब्याट्रीहरूअन्ततः यी नवीकरणीय र स्वच्छ ऊर्जा स्रोतहरू भण्डारण गर्न आवश्यक थियो।
रिभर्सिबल चार्जिङ र डिस्चार्जिङको कुञ्जी रासायनिक प्रतिक्रियाको उल्टोपन हो!
त्यतिबेला, रिचार्ज गर्न नमिल्ने अधिकांश ब्याट्रीहरूले लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड र अर्गानिक इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गर्थे। रिचार्जेबल ब्याट्रीहरू प्राप्त गर्नको लागि, सबैले स्तरित ट्रान्जिसन मेटल सल्फाइड क्याथोडहरूमा लिथियम आयनहरूको उल्टो इम्बेडिङमा काम गर्न थाले। ExxonMobil का Stanley Whittingham ले पत्ता लगायो कि रिभर्सिबल चार्जिङ र डिस्चार्जिङलाई क्याथोड सामग्रीको रूपमा स्तरित TiS2 प्रयोग गरेर इन्टरकेलेसन रसायन विज्ञानद्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ, डिस्चार्ज उत्पादन LiTiS2 भएको छ।
1976 मा व्हिटिङ्घम द्वारा विकसित यो सेलले राम्रो प्रारम्भिक दक्षता हासिल गर्यो। यद्यपि, चार्जिङ र डिस्चार्जिङको धेरै पटक दोहोरिएपछि, सेल भित्र लिथियम डेन्ड्राइटहरू बन्यो, जुन नकारात्मकबाट सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा बढ्यो, जसले इलेक्ट्रोलाइटलाई प्रज्वलित गर्न सक्ने छोटो सर्किट सिर्जना गर्यो। यो प्रयास, फेरि, असफलता मा समाप्त भयो!
यसैबीच, गुडइनफ, जो अक्सफोर्डमा सरेका थिए, संरचना परिवर्तन हुनु अघि स्तरित LiCoO2 र LiNiO2 क्याथोड सामग्रीबाट कति लिथियम डि-इम्बेड गर्न सकिन्छ भनेर अनुसन्धान गरिरहेका थिए। अन्तमा, तिनीहरूले क्याथोड सामग्रीबाट लिथियमको आधा भन्दा बढीको उल्टो डि-इम्बेडिङ हासिल गरे।
यो अनुसन्धानले अन्ततः AsahiKasei को अकिरा योशिनोलाई पहिलो तयारी गर्न मार्गदर्शन गर्योरिचार्जेबल लिथियम आयन ब्याट्री: LiCoO2 सकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा र ग्राफिक कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा। यो ब्याट्री सोनीको प्रारम्भिक सेल फोनहरूमा सफलतापूर्वक प्रयोग गरिएको थियो।
लागत घटाउन र सुरक्षा सुधार गर्न। इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा ठोस भएको सबै-ठोस रिचार्जेबल ब्याट्री भविष्यको विकासको लागि महत्त्वपूर्ण दिशा जस्तो देखिन्छ।
1960 को दशकको सुरुमा, युरोपेली रसायनशास्त्रीहरूले लिथियम आयनहरूलाई स्तरित ट्रान्जिसन मेटल सल्फाइड सामग्रीहरूमा उल्टाउन मिल्ने इम्बेडिङमा काम गरे। त्यस समयमा, रिचार्जेबल ब्याट्रीहरूको लागि मानक इलेक्ट्रोलाइटहरू मुख्य रूपमा बलियो अम्लीय र क्षारीय जलीय इलेक्ट्रोलाइटहरू जस्तै H2SO4 वा KOH थिए। किनभने, यी जलीय इलेक्ट्रोलाइटहरूमा, H+ राम्रो विचलन छ।
त्यस समयमा, सबैभन्दा स्थिर रिचार्जेबल ब्याट्रीहरू क्याथोड सामग्रीको रूपमा स्तरित NiOOH र इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा बलियो क्षारीय जलीय इलेक्ट्रोलाइटको साथ बनाइयो। h+ लेयर गरिएको NiOOH क्याथोडमा उल्टाउन सकिने गरी Ni(OH)2 बनाउन सकिन्छ। समस्या यो थियो कि जलीय इलेक्ट्रोलाइटले ब्याट्रीको भोल्टेजलाई सीमित गर्यो, जसको परिणामस्वरूप ऊर्जाको घनत्व कम भयो।
1967 मा, जोसेफ कुमर र फोर्ड मोटर कम्पनीका निलवेबरले पत्ता लगाए कि Na + मा 300 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइटहरूमा राम्रो प्रसार गुणहरू छन्। त्यसपछि तिनीहरूले Na-S रिचार्जेबल ब्याट्री आविष्कार गरे: नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा पग्लिएको सोडियम र सकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा कार्बन ब्यान्ड भएको पग्लिएको सल्फर। नतिजाको रूपमा, तिनीहरूले Na-S रिचार्जेबल ब्याट्री आविष्कार गरे: नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा पग्लिएको सोडियम, सकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा कार्बन ब्यान्ड भएको पग्लिएको सल्फर, र इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा ठोस सिरेमिक। यद्यपि, 300 डिग्री सेल्सियसको अपरेटिङ तापक्रमले यस ब्याट्रीलाई व्यापारिकरण गर्न असम्भव बनाइदियो।
1986 मा, गुडइनफले NASICON प्रयोग गरी डेन्ड्राइट जेनरेशन बिना नै सबै-ठोस-स्टेट रिचार्जेबल लिथियम ब्याट्री महसुस गरे। हाल, NASICON जस्ता ठोस राज्य इलेक्ट्रोलाइटहरूमा आधारित सबै-ठोस-स्टेट रिचार्जेबल लिथियम र सोडियम ब्याट्रीहरू व्यवसायीकरण गरिएको छ।
2015 मा, पोर्टो विश्वविद्यालयकी मारियाहेलेना ब्रागाले हाल लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा प्रयोग हुने कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइटहरूसँग तुलना गर्न मिल्ने लिथियम र सोडियम आयन चालकताको साथ इन्सुलेट पोरस अक्साइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट पनि प्रदर्शन गरे।
छोटकरीमा, प्रदर्शन, लागत वा सुरक्षा विचारहरू बिना, सबै-ठोस-राज्य रिचार्जेबल ब्याट्रीहरू जीवाश्म ऊर्जा प्रतिस्थापन गर्न र अन्ततः नयाँ ऊर्जा सवारी साधनहरूको बाटो महसुस गर्न उत्तम विकल्प हो!
पोस्ट समय: अगस्ट-25-2022