Beag beann ar fheidhmíocht, costas nó cúinsí sábháilteachta, is iad cadhnraí in-athluchtaithe uile-stáit soladach an rogha is fearr chun fuinneamh iontaise a athsholáthar agus ar deireadh thiar an bóthar chuig feithiclí nua fuinnimh a bhaint amach.
Mar aireagóir na n-ábhar catóide mar LiCoO2, LiMn2O4 agus LiFePO4, tá Goodenough ar eolas go maith i réimse nacadhnraí litiam-ianagus is fíor "athair cadhnraí litiam-ian".
In alt le déanaí i NatureElectronics, déanann John B. Goodenough, atá 96 bliain d'aois, athbhreithniú ar stair aireagán na ceallraí litiam-ian rechargeable agus léiríonn sé an bealach chun cinn.
Sna 1970idí, tháinig géarchéim ola chun cinn sna Stáit Aontaithe. Agus a ró-spleáchas ar allmhairí ola á réadú, chuir an rialtas tús le hiarracht mhór chun fuinneamh na gréine agus na gaoithe a fhorbairt. Mar gheall ar nádúr uaineach fuinneamh na gréine agus gaoithe,cadhnraí rechargeablear deireadh thiar chun na foinsí fuinnimh in-athnuaite agus glan seo a stóráil.
Is í an eochair do mhuirearú agus do urscaoileadh inchúlaithe ná inchúlaitheacht an imoibrithe ceimiceach!
Ag an am sin, d'úsáid an chuid is mó de na cadhnraí neamh-in-athluchtaithe leictreoidí diúltacha litiam agus leictrilítí orgánacha. D'fhonn cadhnraí in-athluchtaithe a bhaint amach, thosaigh gach duine ag obair ar iain litiam a leabú inchúlaithe i gcatóidí cisealacha sulfíde miotail aistrithe. Fuair Stanley Whittingham ó ExxonMobil amach go bhféadfaí luchtú agus urscaoileadh inchúlaithe a bhaint amach trí cheimic idir-chalaithe ag baint úsáide as TiS2 cisealta mar ábhar catóide, agus ba é LiTiS2 an táirge scaoilte.
Bhain an chill seo, a d'fhorbair Whittingham i 1976, éifeachtúlacht tosaigh mhaith amach. Mar sin féin, tar éis roinnt athrá ar mhuirearú agus urscaoileadh, foirmíodh dendrites litiam taobh istigh den chill, a d'fhás ón diúltach go dtí an leictreoid dhearfach, rud a chruthaigh ciorcad gearr a d'fhéadfadh an leictrilít a adhaint. An iarracht seo, arís, dar críoch le teip!
Idir an dá linn, bhí Goodenough, a bhog go Oxford, ag fiosrú cé mhéad litiam a d'fhéadfaí a dhí-leabú ar a mhéad ó na hábhair catóide cisealta LiCoO2 agus LiNiO2 sula n-athródh an struchtúr. Sa deireadh, bhain siad amach dí-leabú inchúlaithe de níos mó ná leath de na litiam ón ábhar catóide.
Sa deireadh threoraigh an taighde seo Akira Yoshino ó AsahiKasei chun an chéad cheann a ullmhúceallraí litiam-ian rechargeable: LiCoO2 mar an leictreoid dhearfach agus carbón graifít mar an leictreoid diúltach. Úsáideadh an ceallraí seo go rathúil i bhfóin phóca is luaithe Sony.
D'fhonn costas a laghdú agus sábháilteacht a fheabhsú. Is cosúil go bhfuil an ceallraí rechargeable uile-soladach le soladach mar leictrilít mar threoir thábhachtach d'fhorbairt sa todhchaí.
Chomh luath leis na 1960idí, d'oibrigh poitigéirí Eorpacha ar iain litiam a leabú inchúlaithe in ábhair shuilfíd mhiotail trasdula cisealta. Ag an am sin, ba iad na leictrilítí caighdeánacha le haghaidh cadhnraí in-athluchtaithe den chuid is mó leictrilítí uiscí aigéadacha agus alcaileacha láidir, mar shampla H2SO4 nó KOH. Toisc go bhfuil idirleathadh maith ag H+ sna leictrilítí uiscí seo.
Ag an am sin, rinneadh na cadhnraí rechargeable is cobhsaí le NiOOH layered mar ábhar catóide agus leictrilít uiscí alcaileach láidir mar an leictrilít. d'fhéadfaí h+ a neadú go aisiompaithe sa chatóid sraitheach NiOOH chun Ni(OH)2 a fhoirmiú. ba é an fhadhb a bhí ann ná go raibh voltas na ceallraí teoranta ag an leictrilít uiscí, rud a d'eascair dlús íseal fuinnimh.
I 1967, fuair Joseph Kummer agus NeillWeber ó Ford Motor Company amach go bhfuil dea-airíonna idirleata ag Na+ i leictrilítí ceirmeacha os cionn 300°C. Ansin chum siad ceallraí in-athluchtaithe Na-S: sóidiam leáite mar an leictreoid dhiúltach agus sulfar leáite ina bhfuil bandaí carbóin mar an leictreoid dhearfach. Mar thoradh air sin, chum siad ceallraí rechargeable Na-S: sóidiam leáite mar an leictreoid diúltach, sulfair leáite ina bhfuil banna carbóin mar an leictreoid dhearfach, agus ceirmeach soladach mar an leictrilít. Mar sin féin, chuir an teocht oibriúcháin de 300 ° C i mbaol nach bhféadfaí an ceallraí seo a thráchtálú.
I 1986, thuig Goodenough ceallraí litiam in-athluchtaithe uile-stáit soladach gan giniúint dendrite ag baint úsáide as NASICON. Faoi láthair, tá tráchtálú déanta ar chadhnraí litiam agus sóidiam in-athluchtaithe uile-stáit soladach atá bunaithe ar leictrilítí soladach-stáit mar NASICON.
In 2015, léirigh MariaHelena Braga ó Ollscoil Porto freisin leictrilít soladach ocsaíd phóiriúil inslithe le seoltacht ian litiam agus sóidiam atá inchomparáide leis na leictrilítí orgánacha a úsáidtear faoi láthair i gcadhnraí litiam-ian.
I mbeagán focal, beag beann ar fheidhmíocht, costas nó cúinsí sábháilteachta, is iad cadhnraí in-athluchtaithe uile-staid soladach an rogha is fearr chun fuinneamh iontaise a athsholáthar agus ar deireadh thiar an bóthar chuig feithiclí nua fuinnimh a bhaint amach!
Am postála: Lúnasa-25-2022