प्रदर्शन, लागत या सुरक्षा विचारों के बावजूद, ऑल-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल बैटरियां जीवाश्म ऊर्जा को बदलने और अंततः नई ऊर्जा वाहनों के लिए सड़क का एहसास करने के लिए सबसे अच्छा विकल्प हैं।
LiCoO2, LiMn2O4 और LiFePO4 जैसी कैथोड सामग्रियों के आविष्कारक के रूप में, गुडएनफ़ को किस क्षेत्र में जाना जाता है?लिथियम आयन बैटरीऔर वास्तव में "लिथियम-आयन बैटरी का जनक" है।
नेचरइलेक्ट्रॉनिक्स के एक हालिया लेख में, जॉन बी. गुडइनफ़, जो 96 वर्ष के हैं, रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी के आविष्कार के इतिहास की समीक्षा करते हैं और आगे का रास्ता दिखाते हैं।
1970 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका में तेल संकट उत्पन्न हो गया।तेल आयात पर अपनी अत्यधिक निर्भरता को महसूस करते हुए, सरकार ने सौर और पवन ऊर्जा विकसित करने के लिए एक बड़ा प्रयास शुरू किया।सौर एवं पवन ऊर्जा की रुक-रुक कर होने वाली प्रकृति के कारण,रिचार्जेबल बैटरीज़अंततः इन नवीकरणीय और स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों को संग्रहीत करने की आवश्यकता थी।
प्रतिवर्ती चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की कुंजी रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रतिवर्तीता है!
उस समय, अधिकांश गैर-रिचार्जेबल बैटरियों में लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड और कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जाता था।रिचार्जेबल बैटरी प्राप्त करने के लिए, सभी ने स्तरित संक्रमण धातु सल्फाइड कैथोड में लिथियम आयनों के प्रतिवर्ती एम्बेडिंग पर काम करना शुरू कर दिया।एक्सॉनमोबिल के स्टेनली व्हिटिंगम ने पाया कि कैथोड सामग्री के रूप में स्तरित TiS2 का उपयोग करके इंटरकलेशन रसायन विज्ञान द्वारा प्रतिवर्ती चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्राप्त की जा सकती है, जिसमें डिस्चार्ज उत्पाद LiTiS2 है।
1976 में व्हिटिंगहैम द्वारा विकसित इस सेल ने अच्छी प्रारंभिक दक्षता हासिल की।हालाँकि, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के कई दोहराव के बाद, सेल के अंदर लिथियम डेंड्राइट का निर्माण हुआ, जो नकारात्मक से सकारात्मक इलेक्ट्रोड तक बढ़ गया, जिससे एक शॉर्ट सर्किट बना जो इलेक्ट्रोलाइट को प्रज्वलित कर सकता था।यह प्रयास, फिर से, विफलता में समाप्त हुआ!
इस बीच, गुडएनफ, जो ऑक्सफोर्ड चले गए, जांच कर रहे थे कि संरचना बदलने से पहले स्तरित LiCoO2 और LiNiO2 कैथोड सामग्रियों से कितना लिथियम डी-एम्बेड किया जा सकता है।अंत में, उन्होंने कैथोड सामग्री से आधे से अधिक लिथियम की प्रतिवर्ती डी-एम्बेडिंग हासिल की।
इस शोध ने अंततः असाहीकासी के अकीरा योशिनो को पहली तैयारी करने के लिए निर्देशित कियारिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी: LiCoO2 सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में और ग्रेफाइटिक कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में।सोनी के शुरुआती सेल फोन में इस बैटरी का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था।
लागत कम करने और सुरक्षा में सुधार करने के लिए।इलेक्ट्रोलाइट के रूप में ठोस के साथ ऑल-सॉलिड रिचार्जेबल बैटरी भविष्य के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा प्रतीत होती है।
1960 के दशक की शुरुआत में, यूरोपीय रसायनज्ञों ने स्तरित संक्रमण धातु सल्फाइड सामग्री में लिथियम आयनों के प्रतिवर्ती एम्बेडिंग पर काम किया।उस समय, रिचार्जेबल बैटरियों के लिए मानक इलेक्ट्रोलाइट्स मुख्य रूप से मजबूत अम्लीय और क्षारीय जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स जैसे H2SO4 या KOH थे।क्योंकि, इन जलीय इलेक्ट्रोलाइट्स में, H+ में अच्छी विसरणशीलता होती है।
उस समय, सबसे स्थिर रिचार्जेबल बैटरियां कैथोड सामग्री के रूप में स्तरित NiOOH और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक मजबूत क्षारीय जलीय इलेक्ट्रोलाइट के साथ बनाई गई थीं।h+ को Ni(OH)2 बनाने के लिए स्तरित NiOOH कैथोड में उलटा रूप से एम्बेड किया जा सकता है।समस्या यह थी कि जलीय इलेक्ट्रोलाइट ने बैटरी के वोल्टेज को सीमित कर दिया था, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा घनत्व कम हो गया था।
1967 में, फोर्ड मोटर कंपनी के जोसेफ कुमेर और नीलवेबर ने पाया कि Na+ में 300°C से ऊपर के सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट्स में अच्छे प्रसार गुण हैं।फिर उन्होंने Na-S रिचार्जेबल बैटरी का आविष्कार किया: पिघला हुआ सोडियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में और पिघला हुआ सल्फर युक्त कार्बन बैंड सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में।परिणामस्वरूप, उन्होंने Na-S रिचार्जेबल बैटरी का आविष्कार किया: नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में पिघला हुआ सोडियम, सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्बन बैंड युक्त पिघला हुआ सल्फर, और इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक ठोस सिरेमिक।हालाँकि, 300°C के ऑपरेटिंग तापमान ने इस बैटरी का व्यावसायीकरण करना असंभव बना दिया।
1986 में, गुडएनफ़ ने NASICON का उपयोग करके डेंड्राइट पीढ़ी के बिना एक पूर्ण-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल लिथियम बैटरी का एहसास किया।वर्तमान में, NASICON जैसे सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स पर आधारित ऑल-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल लिथियम और सोडियम बैटरियों का व्यावसायीकरण किया गया है।
2015 में, पोर्टो विश्वविद्यालय की मारियाहेलेना ब्रागा ने लिथियम और सोडियम आयन चालकता के साथ एक इन्सुलेटिंग छिद्रपूर्ण ऑक्साइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट का प्रदर्शन किया, जो वर्तमान में लिथियम-आयन बैटरी में उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स के बराबर है।
संक्षेप में, प्रदर्शन, लागत या सुरक्षा विचारों की परवाह किए बिना, ऑल-सॉलिड-स्टेट रिचार्जेबल बैटरियां जीवाश्म ऊर्जा को बदलने और अंततः नई ऊर्जा वाहनों के लिए सड़क का एहसास करने के लिए सबसे अच्छा विकल्प हैं!
पोस्ट करने का समय: अगस्त-25-2022