Penyelidik di University of Texas telah membangunkan sel-sel bateri sepanjang pepejal pertama, mampu menyimpan lima kali kuasa sebanyak bateri lithium-ion semasa.
Utama kajian ini adalah John Goodenough, pencipta bersama bateri lithium-ion dan profesor di Cockrell Pengajian Kejuruteraan di The University of Texas, Austin. Goodenough bekerjasama dengan Maria Helena Braga, ahli fizik dan rakan-rakan Cockrell Sekolah penyelidik Engineering, untuk mewujudkan revolusi, bateri rendah-kos yang berpotensi untuk menyimpan tenaga yang cukup untuk rumah kuasa, bot, dan kenderaan jalan semua-elektrik, yang pertama mereka keutamaan.
bateri lithium-ion yang asal telah dicipta dalam 1980, dan menggunakan elektrolit cecair yang bertindak sebagai kapal untuk lithium-ion dalam perjalanan dari akhir anod negatif cas bateri kepada akhir katod cas positif. Elektrolit cecair menghadkan hayat bateri dan membolehkan dendrit untuk membentuk, yang boleh menyebabkan kebakaran atau letupan jika bateri pendek litar. bateri baru Goodenough ini menggunakan elektrolit kaca yang kukuh yang meningkatkan kecekapan, membolehkan untuk hayat bateri yang lebih lama, dan menghalang pembentukan dendrit.
Selepas 37 tahun bergantung kepada bateri lithium-ion yang asal, ramai saintis dalam bidang sangsi dengan penemuan baru Goodenough ini. Sesetengah saintis percaya ia melanggar undang-undang pertama termodinamik. Dan Steingart, seorang profesor kejuruteraan mekanikal di Princeton, pergi setakat untuk berkata, "Semua yang saya faham mengenai kimia dan termodinamik mengatakan ini mustahil." Kepada ragu-ragunya, Goodenough membalas, "Orang yang tidak percaya tidak memahami sifat elektroda / elektrolit heterojunction."
Universiti Network bercakap dengan Goodenough untuk menangani asal-usul idea beliau, faedah alam sekitar bateri, dan kesahihan tuntutan skeptis bapanya.
TUN: Di mana / bila pula idea untuk stem produk ini? Adakah ini sesuatu yang anda ada dalam fikiran sejak ciptaan bateri lithium-ion?
Cukup bagus: Bateri lithium-ion telefon bimbit anda dibelenggu oleh elektrolit cecair; ia (a) adalah mudah terbakar, yang menimbulkan kebimbangan keselamatan, (b) adalah dikurangkan pada kenalan dengan litium logam, yang menghadkan kehidupan kitaran caj / pelepasan itu, (c) dioksidakan dengan voltan katod berbanding litium yang lebih besar daripada 4.3 V, (d) plat lithium pada anod karbon jika dikenakan terlalu cepat, dan penyaduran litium logam dari elektrolit cecair boleh menyebabkan misai litium (dendrit) yang tumbuh atas tuduhan berulang seluruh elektrolit katod untuk mewujudkan dalaman menghasilkan haba melarikan diri dan pencucuhan elektrolit litar pintas. Penyelesaian kepada masalah ini adalah untuk mencari elektrolit kukuh yang logam litium boleh saduran dendrite percuma dan tidak dikurangkan pada kenalan dengan litium logam. Walau bagaimanapun, polimer tradisional dan elektrolit seramik mempunyai terlalu rendah kekonduksian alkali-kation untuk bersaing dengan elektrolit cecair. tugas pertama kami adalah untuk mengetahui bagaimana untuk plat anod logam litium dendrite bebas dari cecair, polimer, dan / atau elektrolit pepejal. Saya baru sahaja menyelesaikan masalah bahawa apabila Profesor Maria Helena Braga Porto, Portugal, dibawa kepada saya segelas luar biasa telah dibuatnya. Bukan sahaja pengangkutan kaca itu pada suhu bilik kation alkali dengan cepat seperti elektrolit cecair, tetapi ia juga mengandungi pemalar dielektrik yang tinggi menunjukkan kehadiran dwikutub elektrik. Kita cepat menunjukkan bahawa litium anod dendrite bebas boleh cepat bersalut / dilucutkan balik untuk beribu-ribu kitaran caj / pelepasan; kami juga menunjukkan bahawa kita boleh plat litium boleh balik daripada anod kepada tembaga katod pengumpul semasa dengan voltan setinggi 3 V.
TUN: Boleh anda lagi menerangkan faedah alam sekitar bateri baru? Bagaimana rapat bateri ini boleh meletakkan kami ke arah matlamat untuk kemampanan?
Cukup bagus: bateri komersial dengan teknologi ini perlu dibangunkan oleh syarikat-syarikat bateri bersedia dengan lesen teknologi. Kami percaya bahawa produk praktikal boleh berada di pasaran dalam tempoh 3 tahun, tetapi pembangunan yang perlu dilakukan oleh industri. Matlamat pertama kami, yang kami percaya boleh dicapai, akan menjadi bateri yang boleh kuasa sebuah kenderaan jalan semua-elektrik yang mempunyai prestasi, kos, dan kemudahan yang berdaya saing dengan kenderaan dikuasakan oleh enjin pembakaran dalaman. Perkembangan ini akan mengeluarkan pencemaran udara diedarkan tercekik bandar-bandar dan menyumbang kepada pemanasan global. Di samping itu, bateri ini juga akan dapat menyimpan untuk kuasa elektrik grid yang dihasilkan oleh kincir angin dan sel-sel photovoltaic sekali gus mengurangkan pergantungan ada tidak mapan kepada bahan api fosil untuk tenaga kita.
TUN: Jika ada produk siap, dan hasil yang boleh dilihat, adakah sah kepada tuntutan skeptis anda?
Cukup bagus: Skeptis tidak memahami sifat-sifat yang Heterojunction elektrod / elektrolit, tetapi mereka adalah betul bahawa ketebalan litium bersalut pada katod arus pengumpul adalah terhad supaya katod ketumpatan tenaga yang besar akan dihadkan kepada filem nipis di kawasan permukaan yang besar dalam jumlah yang kecil. Walau bagaimanapun, kita juga telah menunjukkan (belum diterbitkan) sel voltan tinggi yang menggunakan sisipan boleh balik konvensional kation bekerja menjadi tuan rumah oksida dengan keupayaan untuk menyediakan voltan sel sehingga 5 V dan bertenaga caj / pelepasan kitaran hidup.
