Pavarësisht nga konsideratat e performancës, kostos ose sigurisë, bateritë e rikarikueshme në gjendje të ngurtë janë zgjidhja më e mirë për të zëvendësuar energjinë fosile dhe përfundimisht për të realizuar rrugën drejt automjeteve me energji të re.
Si shpikësi i materialeve katodë si LiCoO2, LiMn2O4 dhe LiFePO4, Goodenough është i njohur në fushën ebateri litium-jondhe është me të vërtetë "babai i baterive litium-jon".
Në një artikull të fundit në NatureElectronics, John B. Goodenough, i cili është 96 vjeç, rishikon historinë e shpikjes së baterisë së ringarkueshme litium-jon dhe tregon rrugën përpara.
Në vitet 1970, një krizë nafte shpërtheu në Shtetet e Bashkuara. Duke kuptuar varësinë e tepërt të saj nga importet e naftës, qeveria filloi një përpjekje të madhe për të zhvilluar energjinë diellore dhe të erës. Për shkak të natyrës së ndërprerë të energjisë diellore dhe të erës,bateritë e rikarikueshmeishin të nevojshme përfundimisht për të ruajtur këto burime të rinovueshme dhe të pastra të energjisë.
Çelësi i ngarkimit dhe shkarkimit të kthyeshëm është kthyeshmëria e reaksionit kimik!
Në atë kohë, shumica e baterive jo të rikarikueshme përdorën elektroda litium negative dhe elektrolite organike. Për të arritur bateritë e rikarikueshme, të gjithë filluan të punojnë në futjen e kthyeshme të joneve të litiumit në katoda sulfide metalike kalimtare me shtresa. Stanley Whittingham i ExxonMobil zbuloi se ngarkimi dhe shkarkimi i kthyeshëm mund të arrihej me anë të kimisë së ndërthurjes duke përdorur TiS2 të shtresuar si material katodë, me produktin e shkarkimit LiTiS2.
Kjo qelizë, e zhvilluar nga Whittingham në 1976, arriti një efikasitet të mirë fillestar. Megjithatë, pas disa përsëritjeve të karikimit dhe shkarkimit, brenda qelizës u formuan dendritet litium, të cilët u rritën nga elektroda negative në pozitive, duke krijuar një qark të shkurtër që mund të ndezë elektrolitin. Kjo përpjekje, përsëri, përfundoi në dështim!
Ndërkohë, Goodenough, i cili u transferua në Oksford, po hetonte se sa litium mund të hiqej më së shumti nga materialet e shtresuara të katodës LiCoO2 dhe LiNiO2 përpara se struktura të ndryshonte. Në fund, ata arritën heqjen e kthyeshme të më shumë se gjysmës së litiumit nga materiali katodë.
Ky hulumtim përfundimisht udhëhoqi Akira Yoshino nga AsahiKasei për të përgatitur të parënbateri litium-jon e ringarkueshme: LiCoO2 si elektrodë pozitive dhe karboni grafik si elektrodë negative. Kjo bateri u përdor me sukses në telefonat celularë më të hershëm të Sony.
Për të ulur koston dhe për të përmirësuar sigurinë. Bateria e ringarkueshme plotësisht e ngurtë me elektrolit të ngurtë duket të jetë një drejtim i rëndësishëm për zhvillimin e ardhshëm.
Qysh në vitet 1960, kimistët evropianë punuan në futjen e kthyeshme të joneve të litiumit në materialet sulfide të metaleve kalimtare me shtresa. Në atë kohë, elektrolitet standarde për bateritë e rikarikueshme ishin kryesisht elektrolite ujore të forta acidike dhe alkaline si H2SO4 ose KOH. Sepse, në këto elektrolite ujore, H+ ka difuzivitet të mirë.
Në atë kohë, bateritë e ringarkueshme më të qëndrueshme u bënë me NiOOH të shtresuar si material katodë dhe një elektrolit të fortë ujor alkalik si elektrolit. h+ mund të futet në mënyrë të kthyeshme në katodën NiOOH me shtresa për të formuar Ni(OH)2. problemi ishte se elektroliti ujor kufizonte tensionin e baterisë, duke rezultuar në një densitet të ulët të energjisë.
Në vitin 1967, Joseph Kummer dhe NeillWeber nga Ford Motor Company zbuluan se Na+ ka veti të mira difuzioni në elektrolitet qeramike mbi 300°C. Më pas ata shpikën një bateri të ringarkueshme Na-S: natriumi i shkrirë si elektrodë negative dhe squfur i shkrirë që përmban breza karboni si elektrodë pozitive. Si rezultat, ata shpikën një bateri të rikarikueshme Na-S: natriumi i shkrirë si elektrodë negative, squfur i shkrirë që përmban një brez karboni si elektrodë pozitive dhe një qeramikë e ngurtë si elektrolit. Megjithatë, temperatura e funksionimit prej 300°C e dënoi këtë bateri të jetë e pamundur për t'u komercializuar.
Në vitin 1986, Goodenough realizoi një bateri litiumi të ringarkueshme plotësisht në gjendje të ngurtë pa gjenerim dendrit duke përdorur NASICON. Aktualisht, bateritë e rikarikueshme të litiumit dhe natriumit në gjendje të ngurtë të bazuara në elektrolite në gjendje të ngurtë si NASICON janë komercializuar.
Në vitin 2015, MariaHelena Braga e Universitetit të Portos demonstroi gjithashtu një elektrolit të ngurtë oksid poroz izolues me përçueshmëri të joneve të litiumit dhe natriumit të krahasueshëm me elektrolitet organike që përdoren aktualisht në bateritë litium-jon.
Me pak fjalë, pavarësisht nga konsideratat e performancës, kostos ose sigurisë, bateritë e rikarikueshme në gjendje të ngurtë janë zgjidhja më e mirë për të zëvendësuar energjinë fosile dhe përfundimisht për të realizuar rrugën drejt automjeteve me energji të re!
Koha e postimit: Gusht-25-2022