Гүйцэтгэл, өртөг, аюулгүй байдлын үүднээс авч үзвэл хатуу төлөвт цэнэглэдэг батерейнууд нь чулуужсан энергийг орлож, улмаар шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэлд хүрэх замыг хэрэгжүүлэх хамгийн сайн сонголт юм.
LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4 зэрэг катодын материалыг зохион бүтээгчийн хувьд Goodenough нь шинжлэх ухааны салбарт алдартай.лити-ион батерейнуудЭнэ бол үнэхээр "литийн ион батерейны эцэг" юм.
Саяхан NatureElectronics сэтгүүлд нийтэлсэн нийтлэлдээ 96 настай Жон Б.Гүденоф дахин цэнэглэдэг лити-ион батерейг зохион бүтээсэн түүхийг тоймлон, цаашдын арга замыг харуулсан байна.
1970-аад онд АНУ-д нефтийн хямрал дэгдсэн.Нефтийн импортоос хэт хараат байгаагаа ойлгосон Засгийн газар нар, салхины эрчим хүчийг хөгжүүлэх томоохон ажлыг эхлүүлсэн.Нар, салхины эрчим хүч нь тасалдалтай байдаг тулцэнэглэдэг батерейэцэст нь эдгээр сэргээгдэх, цэвэр эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийг хадгалах шаардлагатай болсон.
Цэнэглэх, цэнэггүй болгох гол түлхүүр нь химийн урвалын урвуу чадвар юм!
Тухайн үед цэнэглэдэггүй батерейны ихэнх нь лити сөрөг электрод, органик электролитийг ашигладаг байсан.Цэнэглэдэг батерейтай болохын тулд хүн бүр литийн ионыг давхраатай шилжилтийн металл сульфидын катод руу урвуу шингээх ажлыг эхлүүлсэн.ExxonMobil-ийн Стэнли Уиттингхэм урвуу цэнэглэлт ба цэнэгийг катодын материал болгон давхаргат TiS2, ялгарах бүтээгдэхүүн LiTiS2 ашиглан интеркаляцийн химийн аргаар хийж болохыг олж мэдэв.
1976 онд Whittingham-ийн бүтээсэн энэхүү эс нь анхны үр ашигтай байсан.Гэвч хэд хэдэн удаа цэнэглэж, цэнэггүй болгосны дараа эсийн дотор литийн дендрит үүсч, сөрөг электродоос эерэг электрод руу ургаж, электролитийг асаах богино холболт үүсгэсэн.Энэ оролдлого дахин бүтэлгүйтлээ!
Энэ хооронд Оксфорд руу нүүсэн Гуденоф бүтэц өөрчлөгдөхөөс өмнө давхаргатай LiCoO2 болон LiNiO2 катодын материалаас хэр их литийг шингээж авах боломжтойг судалж байв.Эцэст нь тэд катодын материалаас литийн талаас илүү хувийг буцаах боломжтой болгож чадсан.
Энэхүү судалгаа нь эцэстээ АсахиКасейгийн Акира Ёшиног анхны судалгааг бэлтгэхэд чиглүүлсэнцэнэглэдэг лити-ион батерей: LiCoO2 эерэг электрод, графит нүүрстөрөгч сөрөг электрод болно.Энэ зайг Sony-ийн хамгийн анхны гар утаснуудад амжилттай ашиглаж байсан.
Зардлыг бууруулах, аюулгүй байдлыг сайжруулах зорилгоор.Цэнэглэдэг батерей нь электролит шиг хатуу бөгөөд ирээдүйн хөгжлийн чухал чиглэл юм.
1960-аад оны эхээр Европын химичүүд литийн ионуудыг давхаргат шилжилтийн металлын сульфидын материалд урвуу шингээх ажлыг хийж байжээ.Тухайн үед цэнэглэдэг батерейны стандарт электролитууд нь H2SO4 эсвэл KOH зэрэг хүчтэй хүчиллэг ба шүлтлэг усан электролитууд байв.Учир нь эдгээр усан электролитүүдэд H+ нь сайн тархалттай байдаг.
Тэр үед хамгийн тогтвортой цэнэглэдэг батерейг давхаргат NiOOH катодын материалаар, электролит нь хүчтэй шүлтлэг усан электролитээр хийсэн.h+ нь Ni(OH)2-г үүсгэхийн тулд давхаргат NiOOH катод руу урвуу байдлаар суулгаж болно.Асуудал нь усан электролит нь батерейны хүчдэлийг хязгаарлаж, эрчим хүчний нягтрал багатай болсон явдал байв.
1967 онд Форд Мотор компанийн Жозеф Куммер, Нейл Вебер нар Na+ нь 300 хэмээс дээш температурт керамик электролитэд сайн тархах шинж чанартай болохыг олж мэдсэн.Дараа нь тэд Na-S цэнэглэдэг батерейг зохион бүтээжээ: сөрөг электрод нь хайлсан натри, эерэг электрод нь нүүрстөрөгчийн зурвас бүхий хайлсан хүхэр юм.Үүний үр дүнд тэд Na-S цэнэглэдэг зайг зохион бүтээжээ: сөрөг электрод нь хайлсан натри, эерэг электрод нь нүүрстөрөгчийн зурвас агуулсан хайлсан хүхэр, электролитийн хувьд хатуу керамик юм.Гэсэн хэдий ч 300 хэмийн ажлын температур нь энэ батерейг худалдаанд гаргах боломжгүй болгосон.
1986 онд Goodenough нь NASICON ашиглан дендрит үүсгэхгүйгээр бүрэн хатуу төлөвт цэнэглэдэг литийн батерейг бүтээжээ.Одоогийн байдлаар NASICON зэрэг хатуу төлөвт электролит дээр суурилсан бүх хатуу төлөвт цэнэглэдэг литий, натрийн батерейг худалдаанд гаргаж байна.
2015 онд Портогийн их сургуулийн МариаХелена Брага мөн литийн ион батерейнд ашиглагдаж байгаа органик электролиттэй харьцуулахуйц литийн болон натрийн ионы дамжуулалт бүхий тусгаарлагч сүвэрхэг исэл хатуу электролитийг харуулсан.
Товчхондоо, гүйцэтгэл, өртөг, аюулгүй байдлын үүднээс авч үзвэл бүх хатуу төлөвт цэнэглэдэг батерейнууд нь чулуужсан эрчим хүчийг орлох хамгийн сайн сонголт бөгөөд эцэст нь шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэлд хүрэх зам юм!
Шуудангийн цаг: 2022 оны 8-р сарын 25-ны хооронд