कार्यप्रदर्शन, किंमत किंवा सुरक्षिततेचा विचार न करता, जीवाश्म ऊर्जा बदलण्यासाठी आणि अखेरीस नवीन ऊर्जा वाहनांचा रस्ता लक्षात घेण्यासाठी सर्व-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल बॅटरी हा सर्वोत्तम पर्याय आहे.
LiCoO2, LiMn2O4 आणि LiFePO4 सारख्या कॅथोड सामग्रीचा शोधकर्ता म्हणून, Goodenough या क्षेत्रात प्रसिद्ध आहे.लिथियम-आयन बॅटरीआणि खरोखरच "लिथियम-आयन बॅटरीचे जनक" आहे.
NatureElectronics मधील अलीकडील लेखात, जॉन बी. गुडइनफ, जे 96 वर्षांचे आहेत, रिचार्ज करण्यायोग्य लिथियम-आयन बॅटरीच्या शोधाच्या इतिहासाचे पुनरावलोकन करतात आणि पुढे जाण्याचा मार्ग दाखवतात.
1970 च्या दशकात अमेरिकेत तेलाचे संकट उभे राहिले. तेलाच्या आयातीवर जास्त अवलंबित्व असल्याचे लक्षात घेऊन सरकारने सौर आणि पवन ऊर्जा विकसित करण्यासाठी मोठे प्रयत्न सुरू केले. सौर आणि पवन ऊर्जेच्या मधूनमधून निसर्गामुळे,रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीअखेरीस या नूतनीकरणीय आणि स्वच्छ ऊर्जा स्त्रोतांचा संचय करण्यासाठी आवश्यक होते.
उलट करता येण्याजोगे चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगची गुरुकिल्ली म्हणजे रासायनिक अभिक्रियाची उलटता!
त्या वेळी, बहुतेक नॉन-रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड आणि सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट्स वापरत असत. रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी मिळविण्यासाठी, प्रत्येकाने स्तरित संक्रमण मेटल सल्फाइड कॅथोड्समध्ये लिथियम आयनच्या उलट करण्यायोग्य एम्बेडिंगवर काम करण्यास सुरुवात केली. एक्सॉनमोबिलच्या स्टॅनली व्हिटिंगहॅमने शोधून काढले की, रिव्हर्सिबल चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग हे इंटरकॅलेशन केमिस्ट्रीद्वारे कॅथोड मटेरियल म्हणून स्तरित TiS2 वापरून साध्य केले जाऊ शकते, डिस्चार्ज उत्पादन LiTiS2 आहे.
1976 मध्ये व्हिटिंगहॅमने विकसित केलेल्या या सेलने सुरुवातीची चांगली कार्यक्षमता प्राप्त केली. तथापि, चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगच्या अनेक पुनरावृत्तीनंतर, सेलच्या आत लिथियम डेंड्राइट्स तयार झाले, जे नकारात्मक ते सकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये वाढले, ज्यामुळे इलेक्ट्रोलाइट प्रज्वलित होऊ शकणारा शॉर्ट सर्किट तयार झाला. हा प्रयत्न पुन्हा अयशस्वी झाला!
दरम्यान, ऑक्सफर्डला गेलेले गुडनफ, रचना बदलण्यापूर्वी स्तरित LiCoO2 आणि LiNiO2 कॅथोड सामग्रीमधून किती लिथियम डी-एम्बेड केले जाऊ शकते याचा तपास करत होते. शेवटी, त्यांनी कॅथोड सामग्रीमधून अर्ध्याहून अधिक लिथियमचे उलट करता येण्याजोगे डी-एम्बेडिंग साध्य केले.
या संशोधनाने शेवटी AsahiKasei च्या अकिरा योशिनोला पहिली तयारी करण्यासाठी मार्गदर्शन केलेरिचार्ज करण्यायोग्य लिथियम-आयन बॅटरी: LiCoO2 सकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून आणि ग्राफिक कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून. सोनीच्या सुरुवातीच्या सेल फोनमध्ये ही बॅटरी यशस्वीपणे वापरली गेली.
खर्च कमी करण्यासाठी आणि सुरक्षा सुधारण्यासाठी. इलेक्ट्रोलाइट म्हणून घन असलेली सर्व-सॉलिड रिचार्जेबल बॅटरी भविष्यातील विकासासाठी एक महत्त्वाची दिशा आहे असे दिसते.
1960 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, युरोपियन रसायनशास्त्रज्ञांनी लिथियम आयनचे स्तरित संक्रमण धातू सल्फाइड सामग्रीमध्ये उलट करण्यायोग्य एम्बेडिंगवर काम केले. त्या वेळी, रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीसाठी मानक इलेक्ट्रोलाइट्स प्रामुख्याने मजबूत आम्लीय आणि अल्कधर्मी जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स होते जसे की H2SO4 किंवा KOH. कारण, या जलीय इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये, H+ चांगली प्रसरणक्षमता असते.
त्या वेळी, सर्वात स्थिर रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी कॅथोड सामग्री म्हणून स्तरित NiOOH आणि इलेक्ट्रोलाइट म्हणून मजबूत अल्कधर्मी जलीय इलेक्ट्रोलाइटसह बनविल्या गेल्या होत्या. h+ हे स्तरित NiOOH कॅथोडमध्ये उलटे एम्बेड करून Ni(OH)2 बनवता येते. समस्या अशी होती की जलीय इलेक्ट्रोलाइटने बॅटरीचे व्होल्टेज मर्यादित केले, परिणामी ऊर्जा घनता कमी झाली.
1967 मध्ये, फोर्ड मोटर कंपनीचे जोसेफ कुमर आणि नीलवेबर यांनी शोधून काढले की 300 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त सिरॅमिक इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये Na+ चांगले प्रसार गुणधर्म आहेत. त्यानंतर त्यांनी Na-S रिचार्जेबल बॅटरीचा शोध लावला: नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून वितळलेले सोडियम आणि सकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून कार्बन बँड असलेले वितळलेले सल्फर. परिणामी, त्यांनी Na-S रिचार्जेबल बॅटरीचा शोध लावला: नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून वितळलेले सोडियम, सकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून कार्बन बँड असलेले वितळलेले सल्फर आणि इलेक्ट्रोलाइट म्हणून घन सिरॅमिक. तथापि, 300°C च्या ऑपरेटिंग तापमानामुळे या बॅटरीचे व्यावसायिकीकरण करणे अशक्य झाले.
1986 मध्ये, गुडइनफने NASICON वापरून डेंड्राइट जनरेशनशिवाय सर्व-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल लिथियम बॅटरी ओळखली. सध्या, NASICON सारख्या सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्सवर आधारित सर्व-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल लिथियम आणि सोडियम बॅटरियांचे व्यापारीकरण केले गेले आहे.
2015 मध्ये, पोर्टो विद्यापीठाच्या मारियाहेलेना ब्रागा यांनी लिथियम आणि सोडियम आयन चालकता असलेले इन्सुलेट सच्छिद्र ऑक्साईड घन इलेक्ट्रोलाइट देखील प्रदर्शित केले जे सध्या लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सेंद्रिय इलेक्ट्रोलाइट्सशी तुलना करता येते.
थोडक्यात, कार्यप्रदर्शन, किंमत किंवा सुरक्षिततेचा विचार न करता, जीवाश्म ऊर्जा पुनर्स्थित करण्यासाठी सर्व-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल बॅटरी हा सर्वोत्तम पर्याय आहे आणि अखेरीस नवीन ऊर्जा वाहनांचा रस्ता लक्षात येईल!
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-25-2022