Անկախ կատարողականությունից, արժեքից կամ անվտանգության նկատառումներից, ամբողջովին պինդ վիճակի վերալիցքավորվող մարտկոցները լավագույն ընտրությունն են հանածո էներգիան փոխարինելու և, ի վերջո, նոր էներգիայի տրանսպորտային միջոցների ճանապարհը իրականացնելու համար:
Որպես կաթոդային նյութերի գյուտարար, ինչպիսիք են LiCoO2, LiMn2O4 և LiFePO4, Goodenough-ը լավ հայտնի է ոլորտումլիթիում-իոնային մարտկոցներև իսկապես «լիթիում-իոնային մարտկոցների հայրն է»:
NatureElectronics-ում վերջերս հրապարակված հոդվածում Ջոն Բ. Գուդենաֆը, ով 96 տարեկան է, վերանայում է վերալիցքավորվող լիթիում-իոնային մարտկոցի հայտնագործության պատմությունը և ցույց է տալիս առաջընթացի ուղին:
1970-ականներին ԱՄՆ-ում բռնկվեց նավթային ճգնաժամ։Գիտակցելով իր չափից ավելի կախվածությունը նավթի ներմուծումից՝ կառավարությունը սկսեց մեծ ջանքեր գործադրել արևային և քամու էներգիան զարգացնելու համար:Արևի և քամու էներգիայի ընդհատվող բնույթի պատճառով,վերալիցքավորվող մարտկոցների վերջո անհրաժեշտ էին այս վերականգնվող և մաքուր էներգիայի աղբյուրները պահելու համար:
Հետադարձելի լիցքավորման և լիցքավորման բանալին քիմիական ռեակցիայի հետադարձելիությունն է:
Այն ժամանակ չվերալիցքավորվող մարտկոցների մեծ մասում օգտագործվում էին լիթիում բացասական էլեկտրոդներ և օրգանական էլեկտրոլիտներ։Վերալիցքավորվող մարտկոցներ ձեռք բերելու համար բոլորը սկսեցին աշխատել լիթիումի իոնների հետադարձելի ներկառուցման վրա շերտավոր անցումային մետաղի սուլֆիդային կաթոդների մեջ:ExxonMobil-ից Սթենլի Ուիթինգհեմը հայտնաբերել է, որ շրջելի լիցքավորումն ու լիցքաթափումը կարելի է ձեռք բերել ինտերկալացիոն քիմիայի միջոցով՝ օգտագործելով շերտավորված TiS2 որպես կաթոդ նյութ, ընդ որում արտանետվող արտադրանքը LiTiS2 է:
Այս բջիջը, որը մշակվել է Ուիթինգհեմի կողմից 1976 թվականին, հասել է լավ սկզբնական արդյունավետության:Այնուամենայնիվ, լիցքավորման և լիցքավորման մի քանի կրկնություններից հետո բջիջի ներսում ձևավորվեցին լիթիումի դենդրիտներ, որոնք բացասականից վերածվեցին դրական էլեկտրոդի՝ ստեղծելով կարճ միացում, որը կարող էր բռնկել էլեկտրոլիտը:Այս փորձը, կրկին, անհաջող ավարտ ունեցավ։
Միևնույն ժամանակ, Գուդենաֆը, ով տեղափոխվեց Օքսֆորդ, ուսումնասիրում էր, թե առավելագույնը որքան լիթիում կարող է ներկառուցվել շերտավոր LiCoO2 և LiNiO2 կաթոդային նյութերից՝ նախքան կառուցվածքի փոփոխությունը:Ի վերջո, նրանք հասան կաթոդի նյութից լիթիումի կեսից ավելիի հետադարձելի հեռացման:
Այս հետազոտությունն ի վերջո առաջնորդեց ԱսահիԿասեյից Ակիրա Յոշինոյին պատրաստելու առաջինըվերալիցքավորվող լիթիում-իոնային մարտկոցLiCoO2 որպես դրական էլեկտրոդ և գրաֆիկական ածխածին որպես բացասական էլեկտրոդ:Այս մարտկոցը հաջողությամբ օգտագործվել է Sony-ի ամենավաղ բջջային հեռախոսներում:
Արժեքը նվազեցնելու և անվտանգությունը բարելավելու նպատակով:Ամբողջական պինդ վերալիցքավորվող մարտկոցը պինդ որպես էլեկտրոլիտ, կարծես թե կարևոր ուղղություն է ապագա զարգացման համար:
Դեռևս 1960-ականներին եվրոպացի քիմիկոսները աշխատել են լիթիումի իոնների հետադարձելի ներկառուցման վրա շերտավոր անցումային մետաղի սուլֆիդային նյութերի մեջ։Այն ժամանակ վերալիցքավորվող մարտկոցների ստանդարտ էլեկտրոլիտները հիմնականում ուժեղ թթվային և ալկալային ջրային էլեկտրոլիտներ էին, ինչպիսիք են H2SO4 կամ KOH:Քանի որ այս ջրային էլեկտրոլիտներում H+-ն ունի լավ ցրվածություն:
Այն ժամանակ ամենակայուն վերալիցքավորվող մարտկոցները պատրաստվում էին շերտավոր NiOOH-ով որպես կաթոդ նյութ և ուժեղ ալկալային ջրային էլեկտրոլիտով որպես էլեկտրոլիտ:h+-ը կարող է շրջելիորեն տեղադրվել NiOOH շերտավոր կաթոդում՝ ձևավորելով Ni(OH)2:Խնդիրն այն էր, որ ջրային էլեկտրոլիտը սահմանափակեց մարտկոցի լարումը, ինչը հանգեցնում էր էներգիայի ցածր խտության:
1967 թվականին Ջոզեֆ Կումմերն ու Նիլ Վեբերը Ford Motor Company-ից հայտնաբերեցին, որ Na+-ն ունի լավ դիֆուզիոն հատկություններ 300°C-ից բարձր կերամիկական էլեկտրոլիտներում։Այնուհետև նրանք հայտնագործեցին Na-S վերալիցքավորվող մարտկոց՝ հալած նատրիումը՝ որպես բացասական էլեկտրոդ և հալված ծծումբ պարունակող ածխածնային ժապավեններ՝ որպես դրական էլեկտրոդ:Արդյունքում նրանք հայտնագործեցին Na-S վերալիցքավորվող մարտկոց՝ հալած նատրիումը՝ որպես բացասական էլեկտրոդ, հալված ծծումբը, որը պարունակում է ածխածնի ժապավեն՝ որպես դրական էլեկտրոդ, և պինդ կերամիկա՝ որպես էլեկտրոլիտ։Այնուամենայնիվ, 300°C աշխատանքային ջերմաստիճանը դատապարտեց այս մարտկոցի առևտրայնացման անհնարինությունը:
1986 թվականին Գուդենաֆը ստեղծեց ամբողջովին պինդ վիճակի վերալիցքավորվող լիթիումային մարտկոց՝ առանց դենդրիտների առաջացման՝ օգտագործելով NASICON:Ներկայումս պինդ վիճակում վերալիցքավորվող լիթիումի և նատրիումի մարտկոցները, որոնք հիմնված են պինդ վիճակում գտնվող էլեկտրոլիտների վրա, ինչպիսին է NASICON-ը, առևտրայնացվել են:
2015 թվականին Պորտոյի համալսարանի ՄարիաՀելենա Բրագան ցուցադրեց նաև մեկուսիչ ծակոտկեն օքսիդ պինդ էլեկտրոլիտ լիթիումի և նատրիումի իոնային հաղորդունակությամբ, որը համեմատելի է լիթիում-իոնային մարտկոցներում ներկայումս օգտագործվող օրգանական էլեկտրոլիտների հետ:
Մի խոսքով, անկախ կատարողականից, ծախսերից կամ անվտանգության նկատառումներից, ամբողջովին պինդ վիճակի վերալիցքավորվող մարտկոցները լավագույն ընտրությունն են հանածո էներգիան փոխարինելու և ի վերջո նոր էներգիայով զբաղվող մեքենաների ճանապարհը իրականացնելու համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-25-2022