Без оглед на перформансите, трошоците или безбедносните размислувања, батериите на полнење со целосно цврста состојба се најдобриот избор за замена на фосилната енергија и на крајот да се реализира патот до возилата со нова енергија.
Како пронаоѓач на катодни материјали како што се LiCoO2, LiMn2O4 и LiFePO4, Goodenough е добро познат во областа налитиум-јонски батериии е навистина „татко на литиум-јонските батерии“.
Во една неодамнешна статија во NatureElectronics, Џон Б. Гуденаф, кој има 96 години, ја разгледува историјата на пронајдокот на литиум-јонската батерија што се полни и го покажува патот напред.
Во 1970-тите избувна нафтена криза во САД.Сфаќајќи ја својата преголема зависност од увозот на нафта, владата започна големи напори за развој на сончевата и ветерната енергија.Поради наизменичната природа на сончевата и ветерната енергија,батерии за полнењена крајот беа потребни за складирање на овие обновливи и чисти извори на енергија.
Клучот за реверзибилно полнење и празнење е реверзибилноста на хемиската реакција!
Во тоа време, повеќето од батериите што не се полнат користеа литиум негативни електроди и органски електролити.Со цел да се постигнат батерии што се полнат, сите почнаа да работат на реверзибилно вградување на јони на литиум во слоевити преодни метални сулфидни катоди.Стенли Витингем од ExxonMobil открил дека реверзибилното полнење и празнење може да се постигнат со интеркалација на хемија користејќи слоевит TiS2 како катоден материјал, при што производ за празнење е LiTiS2.
Оваа ќелија, развиена од Витингем во 1976 година, постигна добра почетна ефикасност.Меѓутоа, по неколку повторувања на полнење и празнење, во внатрешноста на ќелијата се формирале литиумски дендрити, кои пораснале од негативна во позитивна електрода, создавајќи краток спој што може да го запали електролитот.Овој обид, повторно, заврши неуспешно!
Во меѓувреме, Гуденаф, кој се преселил во Оксфорд, истражувал колку литиум најмногу може да се отфрли од слоевитите LiCoO2 и LiNiO2 катодни материјали пред да се промени структурата.На крајот, тие постигнаа реверзибилно де-вградување на повеќе од половина од литиумот од катодниот материјал.
Ова истражување на крајот го наведе Акира Јошино од AsahiKasei да го подготви првотолитиум-јонска батерија на полнење: LiCoO2 како позитивна електрода и графички јаглерод како негативна електрода.Оваа батерија беше успешно користена во најраните мобилни телефони на Sony.
Со цел да се намалат трошоците и да се подобри безбедноста.Целосно цврстата батерија на полнење со цврст како електролит се чини дека е важна насока за идниот развој.
Уште во 1960-тите, европските хемичари работеа на реверзибилно вградување на јони на литиум во слоевити материјали од сулфид на преоден метал.Во тоа време, стандардните електролити за батериите на полнење беа главно силни киселински и алкални водени електролити како што се H2SO4 или KOH.Бидејќи, во овие водени електролити, H+ има добра дифузност.
Во тоа време, најстабилните батерии за полнење беа направени со слоевит NiOOH како катоден материјал и силен алкален воден електролит како електролит.h+ може реверзибилно да се вгради во слоевитата NiOOH катода за да формира Ni(OH)2.проблемот беше што водениот електролит го ограничи напонот на батеријата, што резултираше со мала густина на енергија.
Во 1967 година, Џозеф Кумер и Нил Вебер од Ford Motor Company откриле дека Na+ има добри дифузни својства во керамичките електролити над 300°C.Потоа измислиле Na-S батерија на полнење: стопен натриум како негативна електрода и стопен сулфур што содржи јаглеродни ленти како позитивна електрода.Како резултат на тоа, тие измислиле Na-S батерија на полнење: стопен натриум како негативна електрода, стопен сулфур што содржи јаглеродна лента како позитивна електрода и цврста керамика како електролит.Сепак, работната температура од 300°C ја осуди оваа батерија да биде невозможно да се комерцијализира.
Во 1986 година, Goodenough реализираше литиумска батерија која може да се полни целосно во цврста состојба без генерирање дендрити со помош на NASICON.Во моментов, комерцијализирани се литиумски и натриумски батерии кои се полнат целосно во цврста состојба, базирани на електролити во цврста состојба, како што е NASICON.
Во 2015 година, Марија Хелена Брага од Универзитетот во Порто, исто така, покажа изолациски порозен оксид цврст електролит со спроводливост на литиум и натриум јони споредливи со органските електролити кои моментално се користат во литиум-јонските батерии.
Накратко, без оглед на перформансите, трошоците или безбедносните размислувања, батериите на полнење со целосно цврста состојба се најдобриот избор за замена на фосилната енергија и на крајот да се реализира патот до возилата со нова енергија!
Време на објавување: 25 август 2022 година