ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ವೆಚ್ಚ ಅಥವಾ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಪರಿಗಣನೆಗಳ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬದಲಿಸಲು ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಹೊಸ ಶಕ್ತಿಯ ವಾಹನಗಳ ಹಾದಿಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಎಲ್ಲಾ-ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿದೆ.
LiCoO2, LiMn2O4 ಮತ್ತು LiFePO4 ನಂತಹ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರಕರಾಗಿ, Goodenough ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ.ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳುಮತ್ತು ಅವರು ನಿಜವಾಗಿಯೂ "ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಪಿತಾಮಹ".
ನೇಚರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ನಲ್ಲಿನ ಇತ್ತೀಚಿನ ಲೇಖನವೊಂದರಲ್ಲಿ, 96 ವರ್ಷ ವಯಸ್ಸಿನ ಜಾನ್ ಬಿ.
1970 ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ತೈಲ ಬಿಕ್ಕಟ್ಟು ಭುಗಿಲೆದ್ದಿತು. ತೈಲ ಆಮದುಗಳ ಮೇಲೆ ಅದರ ಅತಿಯಾದ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಂಡ ಸರ್ಕಾರವು ಸೌರ ಮತ್ತು ಪವನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯತ್ನವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿತು. ಸೌರ ಮತ್ತು ಪವನ ಶಕ್ತಿಯ ಮಧ್ಯಂತರ ಸ್ವಭಾವದಿಂದಾಗಿ,ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳುಈ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಶುದ್ಧ ಇಂಧನ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.
ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ಗೆ ಕೀಲಿಯು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯ ರಿವರ್ಸಿಬಿಲಿಟಿಯಾಗಿದೆ!
ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಲಾಗದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಲಿಥಿಯಂ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಮತ್ತು ಸಾವಯವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದವು. ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರೂ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಲೇಯರ್ಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಶನ್ ಮೆಟಲ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಎಂಬೆಡಿಂಗ್ ಮಾಡಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದರು. ಎಕ್ಸಾನ್‌ಮೊಬಿಲ್‌ನ ಸ್ಟಾನ್ಲಿ ವಿಟ್ಟಿಂಗ್‌ಹ್ಯಾಮ್, ಲೇಯರ್ಡ್ TiS2 ಅನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇಂಟರ್‌ಕಲೇಷನ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಮೂಲಕ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು, ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಉತ್ಪನ್ನವು LiTiS2 ಆಗಿರುತ್ತದೆ.
1976 ರಲ್ಲಿ ವಿಟಿಂಗ್ಹ್ಯಾಮ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಈ ಕೋಶವು ಉತ್ತಮ ಆರಂಭಿಕ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಹಲವಾರು ಪುನರಾವರ್ತನೆಗಳ ನಂತರ, ಕೋಶದೊಳಗೆ ಲಿಥಿಯಂ ಡೆಂಡ್ರೈಟ್‌ಗಳು ರೂಪುಗೊಂಡವು, ಇದು ಋಣಾತ್ಮಕದಿಂದ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಕ್ಕೆ ಬೆಳೆದು, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಬೆಂಕಿಹೊತ್ತಿಸಬಲ್ಲ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಯತ್ನ ಮತ್ತೆ ವಿಫಲವಾಯಿತು!
ಏತನ್ಮಧ್ಯೆ, ಆಕ್ಸ್‌ಫರ್ಡ್‌ಗೆ ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಂಡ ಗುಡ್‌ನಫ್, ರಚನೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೊದಲು ಲೇಯರ್ಡ್ LiCoO2 ಮತ್ತು LiNiO2 ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಎಷ್ಟು ಲಿಥಿಯಂ ಅನ್ನು ಡಿ-ಎಂಬೆಡ್ ಮಾಡಬಹುದೆಂದು ತನಿಖೆ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದರು. ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ಅವರು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಲಿಥಿಯಂನ ಅರ್ಧಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗವನ್ನು ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಡಿ-ಎಂಬೆಡಿಂಗ್ ಸಾಧಿಸಿದರು.
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅಸಾಹಿಕೇಸಿಯ ಅಕಿರಾ ಯೋಶಿನೊಗೆ ಮೊದಲನೆಯದನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ನೀಡಿತುಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ: LiCoO2 ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ. ಸೋನಿಯ ಆರಂಭಿಕ ಸೆಲ್ ಫೋನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಯಿತು.
ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಂತೆ ಘನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎಲ್ಲಾ-ಘನ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯು ಭವಿಷ್ಯದ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ನಿರ್ದೇಶನವಾಗಿದೆ.
1960 ರ ದಶಕದಷ್ಟು ಹಿಂದೆಯೇ, ಯುರೋಪಿಯನ್ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಲೇಯರ್ಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಶನ್ ಮೆಟಲ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಎಂಬೆಡಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದರು. ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪ್ರಬಲವಾದ ಆಮ್ಲೀಯ ಮತ್ತು ಕ್ಷಾರೀಯ ಜಲೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಾದ H2SO4 ಅಥವಾ KOH. ಏಕೆಂದರೆ, ಈ ಜಲೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಲ್ಲಿ, H+ ಉತ್ತಮ ಡಿಫ್ಯೂಸಿವಿಟಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಿರವಾದ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಲೇಯರ್ಡ್ NiOOH ಅನ್ನು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಮತ್ತು ಬಲವಾದ ಕ್ಷಾರೀಯ ಜಲೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವಾಗಿ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ನಿ(OH)2 ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಲೇಯರ್ಡ್ NiOOH ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ h+ ಅನ್ನು ಹಿಮ್ಮುಖವಾಗಿ ಎಂಬೆಡ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಸಮಸ್ಯೆಯೆಂದರೆ ಜಲೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಿತು, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
1967 ರಲ್ಲಿ, ಫೋರ್ಡ್ ಮೋಟಾರ್ ಕಂಪನಿಯ ಜೋಸೆಫ್ ಕುಮ್ಮರ್ ಮತ್ತು ನೀಲ್‌ವೆಬರ್ 300 ° C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ Na + ಉತ್ತಮ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ನಂತರ ಅವರು Na-S ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು: ಕರಗಿದ ಸೋಡಿಯಂ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಕರಗಿದ ಸಲ್ಫರ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಹೊಂದಿದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅವರು Na-S ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು: ಕರಗಿದ ಸೋಡಿಯಂ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ, ಕರಗಿದ ಸಲ್ಫರ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಘನ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವಾಗಿ. ಆದಾಗ್ಯೂ, 300 ° C ನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನವು ಈ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಿಸಲು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ಅವನತಿ ಹೊಂದಿತು.
1986 ರಲ್ಲಿ, ಗುಡ್‌ನಫ್ NASICON ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಡೆಂಡ್ರೈಟ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಿಲ್ಲದೆ ಎಲ್ಲಾ-ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಂಡರು. ಪ್ರಸ್ತುತ, NASICON ನಂತಹ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಎಲ್ಲಾ-ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಲಿಥಿಯಂ ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ.
2015 ರಲ್ಲಿ, ಪೋರ್ಟೊ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಮರಿಯಾಹೆಲೆನಾ ಬ್ರಾಗಾ ಅವರು ಲಿಥಿಯಂ ಮತ್ತು ಸೋಡಿಯಂ ಅಯಾನ್ ವಾಹಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ನಿರೋಧಕ ಪೋರಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಸಾವಯವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು.
ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ವೆಚ್ಚ ಅಥವಾ ಸುರಕ್ಷತೆಯ ಪರಿಗಣನೆಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆಯೇ, ಎಲ್ಲಾ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬದಲಿಸಲು ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಹೊಸ ಶಕ್ತಿಯ ವಾಹನಗಳ ಹಾದಿಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿದೆ!
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಆಗಸ್ಟ್-25-2022