Performans, maliyet veya güvenlik hususlarından bağımsız olarak, tamamen katı hal şarj edilebilir piller, fosil enerjinin yerini almak ve sonunda yeni enerji araçlarına giden yolu gerçekleştirmek için en iyi seçimdir.
LiCoO2, LiMn2O4 ve LiFePO4 gibi katot malzemelerinin mucidi olarak Goodenough, alanında iyi bilinmektedir.lityum iyon pillerve gerçekten "lityum iyon pillerin babasıdır".
96 yaşındaki John B. Goodenough, NatureElectronics'te yakın zamanda yayınlanan bir makalede, şarj edilebilir lityum iyon pilin icat tarihini gözden geçiriyor ve ileriye giden yolu gösteriyor.
1970'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nde bir petrol krizi patlak verdi. Petrol ithalatına aşırı bağımlılığının farkına varan hükümet, güneş ve rüzgar enerjisini geliştirmek için büyük bir çaba başlattı. Güneş ve rüzgar enerjisinin kesintili doğasından dolayı,şarj edilebilir pillersonunda bu yenilenebilir ve temiz enerji kaynaklarının depolanmasına ihtiyaç duyuldu.
Tersine çevrilebilir şarj ve deşarjın anahtarı, kimyasal reaksiyonun tersine çevrilebilirliğidir!
O zamanlar şarj edilemeyen pillerin çoğunda lityum negatif elektrotlar ve organik elektrolitler kullanılıyordu. Şarj edilebilir piller elde etmek için herkes lityum iyonlarının katmanlı geçiş metali sülfür katotlarına tersinir şekilde yerleştirilmesi üzerinde çalışmaya başladı. ExxonMobil'den Stanley Whittingham, deşarj ürününün LiTiS2 olduğu, katot malzemesi olarak katmanlı TiS2 kullanılarak interkalasyon kimyası ile tersinir şarj ve deşarjın sağlanabileceğini keşfetti.
1976 yılında Whittingham tarafından geliştirilen bu hücre, iyi bir başlangıç verimliliğine ulaştı. Bununla birlikte, şarj ve deşarjın birkaç kez tekrarlanmasından sonra hücrenin içinde negatif elektrottan pozitif elektrota doğru büyüyen lityum dendritleri oluştu ve elektroliti ateşleyebilecek bir kısa devre oluştu. Bu girişim yine başarısızlıkla sonuçlandı!
Bu arada Oxford'a taşınan Goodenough, yapı değişmeden önce katmanlı LiCoO2 ve LiNiO2 katot malzemelerinden en fazla ne kadar lityumun ayrılabileceğini araştırıyordu. Sonunda, lityumun yarısından fazlasının katot malzemesinden geri dönüşümlü olarak ayrıştırılmasını başardılar.
Bu araştırma sonunda AsahiKasei'den Akira Yoshino'ya ilkini hazırlama konusunda rehberlik etti.şarj edilebilir lityum iyon pil: Pozitif elektrot olarak LiCoO2 ve negatif elektrot olarak grafit karbon. Bu pil, Sony'nin ilk cep telefonlarında başarıyla kullanıldı.
Maliyeti azaltmak ve güvenliği artırmak için. Elektrolit gibi katı olan tamamen katı şarj edilebilir pil, gelecekteki gelişim için önemli bir yön gibi görünüyor.
1960'lı yılların başlarında Avrupalı kimyacılar, lityum iyonlarının katmanlı geçiş metali sülfür malzemelerine tersinir şekilde yerleştirilmesi üzerinde çalıştılar. O zamanlar şarj edilebilir piller için standart elektrolitler çoğunlukla H2SO4 veya KOH gibi güçlü asidik ve alkalin sulu elektrolitlerdi. Çünkü bu sulu elektrolitlerde H+ iyi bir difüzyona sahiptir.
O zamanlar en kararlı şarj edilebilir piller, katot malzemesi olarak katmanlı NiOOH ve elektrolit olarak güçlü bir alkalin sulu elektrolitten yapılıyordu. h+, Ni(OH)2 oluşturmak üzere katmanlı NiOOH katodu içine tersine çevrilebilir şekilde gömülebilir. sorun, sulu elektrolitin pilin voltajını sınırlaması ve bunun sonucunda düşük enerji yoğunluğuna yol açmasıydı.
1967'de Ford Motor Company'den Joseph Kummer ve NeillWeber, Na+'nın 300°C'nin üzerindeki seramik elektrolitlerde iyi difüzyon özelliklerine sahip olduğunu keşfettiler. Daha sonra Na-S şarj edilebilir bir pil icat ettiler: Negatif elektrot olarak erimiş sodyum ve pozitif elektrot olarak erimiş kükürt içeren karbon bantları. Sonuç olarak, Na-S şarj edilebilir bir pil icat ettiler: Negatif elektrot olarak erimiş sodyum, pozitif elektrot olarak karbon bandı içeren erimiş kükürt ve elektrolit olarak katı bir seramik. Ancak 300°C'lik çalışma sıcaklığı bu pilin ticarileştirilmesinin imkansız olmasına neden oldu.
1986 yılında Goodenough, NASICON'u kullanarak dendrit üretimi olmayan tamamen katı hal şarj edilebilir bir lityum pili gerçekleştirdi. Şu anda, NASICON gibi katı hal elektrolitlerine dayanan tamamen katı hal şarj edilebilir lityum ve sodyum piller ticarileştirilmiştir.
2015 yılında Porto Üniversitesi'nden Maria Helena Braga, halihazırda lityum iyon pillerde kullanılan organik elektrolitlerle karşılaştırılabilir lityum ve sodyum iyon iletkenliğine sahip yalıtkan gözenekli oksit katı elektroliti de gösterdi.
Kısacası, performans, maliyet veya güvenlik hususları ne olursa olsun, tamamen katı hal şarj edilebilir piller, fosil enerjinin yerine geçmek ve sonunda yeni enerji araçlarına giden yolu gerçekleştirmek için en iyi seçimdir!
Gönderim zamanı: Ağu-25-2022