Waeth beth fo'r ystyriaethau perfformiad, cost neu ddiogelwch, batris aildrydanadwy pob-cyflwr solet yw'r dewis gorau i ddisodli ynni ffosil ac yn y pen draw sylweddoli'r ffordd i gerbydau ynni newydd.
Fel dyfeisiwr deunyddiau catod fel LiCoO2, LiMn2O4 a LiFePO4, mae Goodenough yn adnabyddus ym maesbatris lithiwm-ionac yn wirioneddol yw "tad batris lithiwm-ion".
Mewn erthygl ddiweddar yn NatureElectronics, mae John B. Goodenough, sy'n 96 mlwydd oed, yn adolygu hanes dyfeisio'r batri lithiwm-ion y gellir ei ailwefru ac yn dangos y ffordd ymlaen.
Yn y 1970au, ffrwydrodd argyfwng olew yn yr Unol Daleithiau.Gan sylweddoli ei or-ddibyniaeth ar fewnforion olew, dechreuodd y llywodraeth ymdrech fawr i ddatblygu ynni solar a gwynt.Oherwydd natur ysbeidiol ynni solar a gwynt,batris aildrydanadwyRoedd eu hangen yn y pen draw i storio'r ffynonellau ynni adnewyddadwy a glân hyn.
Yr allwedd i wefru a gollwng cildroadwy yw gwrthdroadwyedd yr adwaith cemegol!
Ar y pryd, roedd y rhan fwyaf o'r batris na ellir eu hailwefru yn defnyddio electrodau negyddol lithiwm ac electrolytau organig.Er mwyn cyflawni batris y gellir eu hailwefru, dechreuodd pawb weithio ar wreiddio ïonau lithiwm y gellir eu gwrthdroi i gathodau sylffid metel pontio haenog.Darganfu Stanley Whittingham o ExxonMobil y gellid cyflawni gwefru a gollwng cildroadwy trwy gemeg rhyngosod gan ddefnyddio TiS2 haenog fel y deunydd catod, gyda'r cynnyrch gollwng yn LiTiS2.
Cyflawnodd y gell hon, a ddatblygwyd gan Whittingham ym 1976, effeithlonrwydd cychwynnol da.Fodd bynnag, ar ôl sawl ailadrodd o godi tâl a gollwng, ffurfiodd dendrites lithiwm y tu mewn i'r gell, a dyfodd o'r negyddol i'r electrod positif, gan greu cylched byr a allai danio'r electrolyte.Daeth yr ymgais hon, eto, i ben yn fethiant!
Yn y cyfamser, roedd Goodenough, a symudodd i Rydychen, yn ymchwilio i faint o lithiwm y gellid ei ddad-wreiddio ar y mwyaf o ddeunyddiau catod haenog LiCoO2 a LiNiO2 cyn i'r strwythur newid.Yn y diwedd, cyflawnwyd dad-fewnosod cildroadwy o fwy na hanner y lithiwm o'r deunydd catod.
Yn y pen draw, arweiniodd yr ymchwil hwn Akira Yoshino o AsahiKasei i baratoi'r cyntafbatri lithiwm-ion y gellir ei ailwefru: LiCoO2 fel yr electrod positif a charbon graffitig fel yr electrod negyddol.Defnyddiwyd y batri hwn yn llwyddiannus yn ffonau symudol cynharaf Sony.
Er mwyn lleihau costau a gwella diogelwch.Mae'n ymddangos bod y batri aildrydanadwy holl-solet gyda solid fel electrolyte yn gyfeiriad pwysig ar gyfer datblygiad yn y dyfodol.
Mor gynnar â'r 1960au, bu cemegwyr Ewropeaidd yn gweithio ar wreiddio ïonau lithiwm cildroadwy i ddeunyddiau sylffid metel trawsnewid haenog.Bryd hynny, roedd yr electrolytau safonol ar gyfer batris aildrydanadwy yn bennaf yn electrolytau dyfrllyd asidig ac alcalïaidd cryf megis H2SO4 neu KOH.Oherwydd, yn yr electrolytau dyfrllyd hyn, mae gan H+ drylededd da.
Ar y pryd, gwnaed y batris aildrydanadwy mwyaf sefydlog gyda NiOOH haenog fel y deunydd catod ac electrolyt dyfrllyd alcalïaidd cryf fel yr electrolyte.gallai h+ gael ei fewnosod yn wrthdroadwy yn y catod NiOOH haenog i ffurfio Ni(OH)2.y broblem oedd bod yr electrolyte dyfrllyd yn cyfyngu ar foltedd y batri, gan arwain at ddwysedd ynni isel.
Ym 1967, darganfu Joseph Kummer a NeillWeber o Ford Motor Company fod gan Na+ briodweddau tryledu da mewn electrolytau ceramig uwchlaw 300 ° C.Yna fe wnaethant ddyfeisio batri ailwefradwy Na-S: sodiwm tawdd fel yr electrod negyddol a sylffwr tawdd sy'n cynnwys bandiau carbon fel yr electrod positif.O ganlyniad, maent yn dyfeisio batri ailwefradwy Na-S: sodiwm tawdd fel yr electrod negyddol, sylffwr tawdd yn cynnwys band carbon fel yr electrod positif, a seramig solet fel yr electrolyt.Fodd bynnag, roedd y tymheredd gweithredu o 300 ° C yn tynghedu bod y batri hwn yn amhosibl ei fasnacheiddio.
Ym 1986, sylweddolodd Goodenough fatri lithiwm y gellir ei ailwefru â phob cyflwr solet heb gynhyrchu dendrite gan ddefnyddio NASICON.Ar hyn o bryd, mae batris lithiwm a sodiwm aildrydanadwy holl-solet yn seiliedig ar electrolytau cyflwr solet fel NASICON wedi'u masnacheiddio.
Yn 2015, dangosodd MariaHelena Braga o Brifysgol Porto hefyd electrolyt solet ocsid mandyllog inswleiddio gyda dargludedd ïon lithiwm a sodiwm sy'n debyg i'r electrolytau organig a ddefnyddir ar hyn o bryd mewn batris lithiwm-ion.
Yn fyr, waeth beth fo'r perfformiad, cost neu ystyriaethau diogelwch, batris aildrydanadwy holl-solet yw'r dewis gorau i ddisodli ynni ffosil ac yn y pen draw sylweddoli'r ffordd i gerbydau ynni newydd!
Amser postio: Awst-25-2022