Bila kujali utendakazi, gharama au masuala ya usalama, betri za hali dhabiti zinazoweza kuchajiwa ni chaguo bora zaidi kuchukua nafasi ya nishati ya visukuku na hatimaye kutambua barabara ya magari mapya ya nishati.
Kama mvumbuzi wa vifaa vya cathode kama vile LiCoO2, LiMn2O4 na LiFePO4, Goodenough anajulikana sana katika uwanja wabetri za lithiamu-ionna ni kweli "baba wa betri za lithiamu-ion".
Katika makala ya hivi majuzi katika NatureElectronics, John B. Goodenough, ambaye ana umri wa miaka 96, anakagua historia ya uvumbuzi wa betri ya lithiamu-ioni inayoweza kuchajiwa na kuonyesha njia ya kusonga mbele.
Katika miaka ya 1970, mzozo wa mafuta ulizuka nchini Marekani.Kwa kutambua kutegemea zaidi mafuta kutoka nje ya nchi, serikali ilianza jitihada kubwa ya kuendeleza nishati ya jua na upepo.Kwa sababu ya asili ya vipindi vya nishati ya jua na upepo,betri zinazoweza kuchajiwa tenahatimaye zilihitajika kuhifadhi vyanzo hivi vya nishati mbadala na safi.
Ufunguo wa uchaji na uondoaji unaoweza kutenduliwa ni ugeuzaji wa majibu ya kemikali!
Wakati huo, betri nyingi zisizoweza kuchajiwa zilitumia elektrodi hasi za lithiamu na elektroliti za kikaboni.Ili kufikia betri zinazoweza kuchajiwa tena, kila mtu alianza kufanyia kazi upachikaji unaoweza kutekelezeka wa ioni za lithiamu kwenye cathodi za mpito za metali za sulfidi.Stanley Whittingham wa ExxonMobil aligundua kuwa uchaji na uondoaji unaoweza kutekelezeka unaweza kupatikana kwa kemia ya kuingiliana kwa kutumia TiS2 iliyowekwa kama nyenzo ya cathode, na bidhaa ya kutokwa ikiwa LiTiS2.
Seli hii, iliyotengenezwa na Whittingham mwaka wa 1976, ilipata ufanisi mzuri wa awali.Hata hivyo, baada ya marudio kadhaa ya malipo na kutokwa, dendrites ya lithiamu iliunda ndani ya seli, ambayo ilikua kutoka kwa hasi hadi electrode nzuri, na kuunda mzunguko mfupi ambao unaweza kuwasha elektroliti.Jaribio hili, tena, liliisha kwa kushindwa!
Wakati huo huo, Goodenough, ambaye alihamia Oxford, alikuwa akichunguza ni kiasi gani cha lithiamu kingeweza kupachikwa kutoka kwa vifaa vya LiCoO2 vilivyowekwa na LiNiO2 kabla ya muundo kubadilika.Mwishowe, walipata upachikaji unaoweza kugeuzwa wa zaidi ya nusu ya lithiamu kutoka kwa nyenzo za cathode.
Utafiti huu hatimaye uliongoza Akira Yoshino wa AsahiKasei kuandaa wa kwanzabetri ya lithiamu-ion inayoweza kuchajiwa: LiCoO2 kama elektrodi chanya na kaboni ya grafiti kama elektrodi hasi.Betri hii ilitumika kwa mafanikio katika simu za rununu za awali za Sony.
Ili kupunguza gharama na kuboresha usalama.Betri dhabiti inayoweza kuchajiwa tena na thabiti kama elektroliti inaonekana kuwa mwelekeo muhimu kwa maendeleo ya siku zijazo.
Mapema miaka ya 1960, wanakemia wa Uropa walifanya kazi ya upachikaji wa ioni za lithiamu katika nyenzo za mpito za sulfidi za metali.Wakati huo, elektroliti za kawaida za betri zinazoweza kuchajiwa tena zilikuwa na asidi kali na elektroliti za maji zenye alkali kama vile H2SO4 au KOH.Kwa sababu, katika elektroliti hizi zenye maji, H+ ina utofauti mzuri.
Wakati huo, betri thabiti zaidi zinazoweza kuchajiwa zilitengenezwa na NiOOH iliyowekwa kama nyenzo ya cathode na elektroliti yenye maji yenye alkali kama elektroliti.h+ inaweza kupachikwa kwa njia ya kugeuzwa katika kathodi iliyowekwa safu ya NiOOH kuunda Ni(OH)2.tatizo lilikuwa kwamba elektroliti yenye maji ilipunguza voltage ya betri, na kusababisha msongamano mdogo wa nishati.
Mnamo mwaka wa 1967, Joseph Kummer na NeillWeber wa Kampuni ya Ford Motor waligundua kuwa Na+ ina sifa nzuri za uenezaji katika elektroliti za kauri zaidi ya 300°C.Kisha wakavumbua betri ya Na-S inayoweza kuchajiwa tena: sodiamu iliyoyeyuka kama elektrodi hasi na salfa iliyoyeyuka iliyo na bendi za kaboni kama elektrodi chanya.Kwa sababu hiyo, walivumbua betri ya Na-S inayoweza kuchajiwa tena: sodiamu iliyoyeyushwa kama elektrodi hasi, salfa iliyoyeyuka iliyo na bendi ya kaboni kama elektrodi chanya, na kauri thabiti kama elektroliti.Hata hivyo, halijoto ya uendeshaji ya 300°C ilifanya betri hii isiwezekane kuuzwa.
Mnamo 1986, Goodenough aligundua betri ya lithiamu inayoweza kuchajiwa kwa hali zote bila kizazi cha dendrite kwa kutumia NASICON.Kwa sasa, lithiamu na betri za sodiamu zinazoweza kuchajiwa katika hali zote kwa msingi wa elektroliti za hali dhabiti kama vile NASICON zimeuzwa.
Mnamo mwaka wa 2015, MariaHelena Braga wa Chuo Kikuu cha Porto pia alionyesha elektroliti thabiti ya oksidi ya kuhami yenye lithiamu na ioni ya sodiamu inayolingana na elektroliti za kikaboni zinazotumika sasa katika betri za lithiamu-ioni.
Kwa kifupi, bila kujali utendakazi, gharama au masuala ya usalama, betri za hali zote zinazoweza kuchajiwa ni chaguo bora kuchukua nafasi ya nishati ya mafuta na hatimaye kutambua barabara ya magari mapya ya nishati!
Muda wa kutuma: Aug-25-2022