کارکردگی، لاگت یا حفاظتی تحفظات سے قطع نظر، تمام ٹھوس حالت کی ریچارج ایبل بیٹریاں فوسل انرجی کو تبدیل کرنے اور بالآخر نئی توانائی والی گاڑیوں کے راستے کا احساس کرنے کا بہترین انتخاب ہیں۔
LiCoO2، LiMn2O4 اور LiFePO4 جیسے کیتھوڈ مواد کے موجد کے طور پر، Goodenough اس شعبے میں معروف ہے۔لتیم آئن بیٹریاںاور واقعی "لیتھیم آئن بیٹریوں کا باپ" ہے۔
نیچر الیکٹرونکس کے ایک حالیہ مضمون میں، جان بی گوڈینوف، جن کی عمر 96 سال ہے، ریچارج ایبل لیتھیم آئن بیٹری کی ایجاد کی تاریخ کا جائزہ لیتے ہیں اور آگے کی راہ دکھاتے ہیں۔
1970 کی دہائی میں امریکہ میں تیل کا بحران شروع ہوا۔تیل کی درآمدات پر اپنے زیادہ انحصار کو محسوس کرتے ہوئے، حکومت نے شمسی اور ہوا کی توانائی کو فروغ دینے کے لیے ایک بڑی کوشش شروع کی۔شمسی اور ہوا کی توانائی کی وقفے وقفے سے فطرت کی وجہ سے،ریچارج قابل بیٹریاںآخر کار ان قابل تجدید اور صاف توانائی کے ذرائع کو ذخیرہ کرنے کی ضرورت تھی۔
ریورس ایبل چارجنگ اور ڈسچارجنگ کی کلید کیمیکل ری ایکشن کی ریورسبلٹی ہے!
اس وقت، زیادہ تر ناقابل ریچارج بیٹریاں لیتھیم منفی الیکٹروڈ اور نامیاتی الیکٹرولائٹس استعمال کرتی تھیں۔ریچارج ایبل بیٹریاں حاصل کرنے کے لیے، ہر کسی نے لیتھیم آئنوں کو تہہ دار ٹرانزیشن میٹل سلفائیڈ کیتھوڈس میں الٹ جانے والی سرایت پر کام کرنا شروع کیا۔ExxonMobil کے Stanley Whittingham نے دریافت کیا کہ پرتوں والے TiS2 کو کیتھوڈ میٹریل کے طور پر استعمال کرتے ہوئے انٹرکلیشن کیمسٹری کے ذریعے ریورس ایبل چارجنگ اور ڈسچارج حاصل کیا جا سکتا ہے، جس میں ڈسچارج پروڈکٹ LiTiS2 ہے۔
1976 میں وِٹنگھم کی طرف سے تیار کردہ اس سیل نے اچھی ابتدائی کارکردگی حاصل کی۔تاہم، چارجنگ اور ڈسچارج کی کئی تکرار کے بعد، خلیے کے اندر لیتھیم ڈینڈرائٹس بنتے ہیں، جو منفی سے مثبت الیکٹروڈ کی طرف بڑھتے ہیں، جس سے ایک شارٹ سرکٹ بنتا ہے جو الیکٹرولائٹ کو بھڑکا سکتا ہے۔یہ کوشش ایک بار پھر ناکامی پر ختم ہوئی!
دریں اثنا، Goodenough، جو آکسفورڈ چلا گیا، اس بات کی تحقیقات کر رہا تھا کہ ڈھانچہ تبدیل ہونے سے پہلے پرتوں والے LiCoO2 اور LiNiO2 کیتھوڈ مواد سے کتنا لتیم ڈی ایمبیڈ کیا جا سکتا ہے۔آخر میں، انہوں نے کیتھوڈ مواد سے نصف سے زیادہ لتیم کی الٹ جانے والی ڈی ایمبیڈنگ حاصل کی۔
اس تحقیق نے آخرکار AsahiKasei کی اکیرا یوشینو کو پہلی تیاری کے لیے رہنمائی کی۔ریچارج قابل لتیم آئن بیٹری: LiCoO2 بطور مثبت الیکٹروڈ اور گرافیٹک کاربن بطور منفی الیکٹروڈ۔یہ بیٹری سونی کے ابتدائی سیل فونز میں کامیابی کے ساتھ استعمال کی گئی تھی۔
لاگت کو کم کرنے اور حفاظت کو بہتر بنانے کے لیے۔الیکٹرولائٹ کے ساتھ ٹھوس ریچارج ایبل بیٹری مستقبل کی ترقی کے لیے ایک اہم سمت معلوم ہوتی ہے۔
1960 کی دہائی کے اوائل میں، یورپی کیمیا دانوں نے لیتھیم آئنوں کی تہہ دار منتقلی دھاتی سلفائیڈ مواد میں الٹ جانے والی سرایت پر کام کیا۔اس وقت، ریچارج ایبل بیٹریوں کے لیے معیاری الیکٹرولائٹس بنیادی طور پر مضبوط تیزابی اور الکلین آبی الیکٹرولائٹس جیسے H2SO4 یا KOH تھے۔کیونکہ، ان آبی الیکٹرولائٹس میں، H+ اچھی تفریق ہے۔
اس وقت، سب سے زیادہ مستحکم ریچارج ایبل بیٹریاں تہہ دار NiOOH کے ساتھ کیتھوڈ مواد کے ساتھ اور ایک مضبوط الکلین آبی الیکٹرولائٹ بطور الیکٹرولائٹ بنائی گئی تھیں۔h+ کو Ni(OH)2 بنانے کے لیے پرتوں والے NiOOH کیتھوڈ میں الٹ ایمبیڈ کیا جا سکتا ہے۔مسئلہ یہ تھا کہ پانی کی الیکٹرولائٹ بیٹری کی وولٹیج کو محدود کرتی ہے، جس کے نتیجے میں توانائی کی کثافت کم ہوتی ہے۔
1967 میں، فورڈ موٹر کمپنی کے جوزف کمر اور نیل ویبر نے دریافت کیا کہ Na+ 300 ° C سے اوپر سیرامک الیکٹرولائٹس میں اچھی بازی کی خصوصیات رکھتا ہے۔اس کے بعد انہوں نے Na-S ریچارج ایبل بیٹری ایجاد کی: منفی الیکٹروڈ کے طور پر پگھلا ہوا سوڈیم اور مثبت الیکٹروڈ کے طور پر کاربن بینڈ پر مشتمل پگھلا ہوا سلفر۔نتیجے کے طور پر، انہوں نے ایک Na-S ریچارج ایبل بیٹری ایجاد کی: منفی الیکٹروڈ کے طور پر پگھلا ہوا سوڈیم، مثبت الیکٹروڈ کے طور پر کاربن بینڈ پر مشتمل پگھلا ہوا سلفر، اور الیکٹرولائٹ کے طور پر ایک ٹھوس سیرامک۔تاہم، 300 ° C کے آپریٹنگ درجہ حرارت نے اس بیٹری کو تجارتی بنانا ناممکن بنا دیا ہے۔
1986 میں، Goodenough نے NASICON کا استعمال کرتے ہوئے ڈینڈرائٹ جنریشن کے بغیر ایک آل سالڈ اسٹیٹ ریچارج ایبل لیتھیم بیٹری کا احساس کیا۔فی الحال، سالڈ اسٹیٹ الیکٹرولائٹس جیسے کہ NASICON پر مبنی آل سالڈ اسٹیٹ ریچارج ایبل لیتھیم اور سوڈیم بیٹریاں تجارتی بنا دی گئی ہیں۔
2015 میں، پورٹو یونیورسٹی کی ماریا ہیلینا براگا نے بھی لیتھیم اور سوڈیم آئن چالکتا کے ساتھ ایک غیر موصل غیر محفوظ آکسائیڈ ٹھوس الیکٹرولائٹ کا مظاہرہ کیا جو فی الحال لتیم آئن بیٹریوں میں استعمال ہونے والے نامیاتی الیکٹرولائٹس کے مقابلے میں ہے۔
مختصراً، کارکردگی، لاگت یا حفاظتی تحفظات سے قطع نظر، تمام ٹھوس ریاست ریچارج ایبل بیٹریاں فوسل انرجی کو تبدیل کرنے اور بالآخر نئی توانائی والی گاڑیوں کے راستے کا احساس کرنے کا بہترین انتخاب ہیں!
پوسٹ ٹائم: اگست 25-2022