Nadiskobrehan sa pagtuon ang usa ka paagi sa paghimo sa mga baterya nga atong gigamit matag adlaw aron mahimong mas lig-on, kusgan ug luwas.
Ang tuig mao ang 2018 ug ang atong adlaw-adlaw nga kinabuhi karon gipalihok sa lainlaing mga gadyet nga nagdagan kuryente o sa mga baterya. Ang among pagsalig sa mga gadyet ug aparato nga gipadagan sa baterya labi nga nagdako. A battery maoy usa ka himan nga nagtipig ug kemikal nga enerhiya nga nakabig ngadto sa elektrisidad. Ang mga baterya sama sa mga mini nga kemikal nga reaktor nga adunay reaksyon nga nagpatunghag mga electron nga puno sa enerhiya nga nag-agay sa gawas nga aparato. Bisan ang mga cell phone o laptop o uban pa nga mga de-koryenteng salakyanan, ang mga baterya - kasagaran lithium-ion - ang panguna nga gigikanan sa kuryente alang sa kini nga mga teknolohiya. Samtang ang teknolohiya nagpadayon sa pag-uswag, adunay padayon nga panginahanglan alang sa mas compact, taas nga kapasidad, ug luwas nga ma-rechargeable nga mga baterya.
Ang mga baterya adunay taas ug mahimayaon nga kasaysayan. Ang Amerikanong siyentista nga si Benjamin Franklin unang migamit sa termino nga "baterya" niadtong 1749 samtang naghimog mga eksperimento sa elektrisidad gamit ang usa ka set sa nalambigit nga mga kapasitor. Ang Italyano nga pisiko nga si Alessandro Volta nag-imbento sa unang baterya niadtong 1800 sa dihang ang mga disc nga tumbaga (Cu) ug zinc (Zn) gibulag sa panapton nga gibasa sa parat nga tubig. Ang lead-acid nga baterya, usa sa labing malungtaron ug labing karaan nga rechargeable nga mga baterya naimbento kaniadtong 1859 ug gigamit gihapon sa daghang mga aparato bisan karon lakip ang internal nga pagkasunog nga makina sa mga salakyanan.
Ang mga baterya dugay na nga naabot ug karon kini adunay lain-laing mga gidak-on gikan sa dagkong Megawatt nga mga gidak-on, mao nga sa teoriya sila makahimo sa pagtipig sa gahum gikan sa solar nga mga umahan ug sa pagpasiga sa mga mini nga siyudad o sila mahimong ingon ka gamay sa gigamit sa mga electronic nga relo. , kahibulongan ba. Sa usa ka gitawag nga panguna nga baterya, ang reaksyon nga nagpatunghag dagan sa mga electron dili na mabalik ug sa katapusan kung ang usa sa mga reaksyon niini mahurot ang baterya mahimong ma-flat o mamatay. Ang labing kasagaran nga panguna nga baterya mao ang zinc-carbon nga baterya. Kini nga mga nag-unang baterya usa ka dako nga problema ug ang bugtong paagi aron masulbad ang paglabay sa ingon nga mga baterya mao ang pagpangita usa ka pamaagi diin kini magamit pag-usab - nga nagpasabut nga mahimo kini nga ma-rechargeable. Ang pag-ilis sa mga baterya sa bag-o klaro nga dili praktikal ug sa ingon ang mga baterya nahimong mas daghan gamhanan ug dako kini nahimong sunod nga imposible wala pay labot nga mahal kaayo ang pag-ilis niini ug paglabay niini.
Ang Nickel-cadmium nga baterya (NiCd) mao ang unang popular nga rechargeable nga mga baterya nga naggamit sa alkali isip electrolyte. Niadtong 1989 ang nickel-metal hydrogen batteries (NiMH) naugmad nga adunay mas taas nga kinabuhi kay sa NiCd batteries. Bisan pa, sila adunay pipila nga mga kakulian, labi na nga sila sensitibo kaayo sa sobra nga pag-charge ug sobrang pag-init labi na kung gisingil sila ingon sa ilang labing taas nga rate. Busa, kinahanglan sila nga ma-charge sa hinay-hinay ug mabinantayon aron malikayan ang bisan unsang kadaot ug kinahanglan nga mas taas nga panahon aron ma-charge sa mas simple nga mga charger.
Giimbento niadtong 1980, ang Lithium-ion batteries (LIBs) mao ang kasagarang gigamit nga mga baterya sa consumer. electronic nga device karon. Ang Lithium usa sa labing gaan nga mga elemento ug kini adunay usa sa labing kadaghan nga potensyal sa electrochemical, busa kini nga kombinasyon haom sa paghimo og mga baterya. Sa LIBs, ang mga lithium ion naglihok tali sa lainlaing mga electrodes pinaagi sa usa ka electrolyte nga hinimo sa asin ug organic solvents (sa kadaghanan sa mga tradisyonal nga LIBs). Sa teoriya, ang lithium metal mao ang pinakapositibo sa elektrisidad nga metal nga adunay taas kaayo nga kapasidad ug mao ang pinakamaayo nga kapilian alang sa mga baterya. Sa diha nga ang mga LIB kulang sa pag-recharge, ang positibo nga gikarga nga lithium ion mahimong lithium metal. Busa, ang mga LIB mao ang labing popular nga rechargeable nga mga baterya aron gamiton sa tanang matang sa madaladala nga mga himan tungod sa ilang taas nga kinabuhi ug taas nga kapasidad. Bisan pa, usa ka dagkong problema mao nga ang electrolyte dali nga moalisngaw, hinungdan sa usa ka short-circuit sa baterya ug kini mahimong peligro sa sunog. Sa praktis, ang mga LIB dili gyud lig-on ug dili epektibo tungod kay sa paglabay sa panahon ang mga disposisyon sa lithium mahimong dili uniporme. Ang mga LIB usab adunay ubos nga bayad ug pagdiskarga nga mga rate ug ang mga kabalaka sa kaluwasan naghimo kanila nga dili mahimo alang sa daghang mga high power ug high capacity nga mga makina, pananglitan sa electric ug hybrid nga mga sakyanan sa kuryente. Ang LIB gikataho nga nagpakita og maayo nga kapasidad ug mga rate sa pagpabilin sa talagsaon nga mga okasyon.
Sa ingon, ang tanan dili perpekto sa kalibutan sa mga baterya tungod kay sa bag-ohay nga mga tuig daghang mga baterya ang gimarkahan nga dili luwas tungod kay kini nasunog, dili kasaligan ug usahay dili epektibo. Ang mga siyentista sa tibuok kalibotan nagtinguha sa paghimo og mga baterya nga gamay ra, luwas nga ma-recharge, mas gaan, mas lig-on ug sa samang higayon mas gamhanan. Busa, ang focus gibalhin ngadto sa solid-state electrolytes isip potensyal nga alternatibo. Ang pagpadayon niini ingon nga katuyoan daghang mga kapilian ang gisulayan sa mga siyentista, apan ang kalig-on ug scalability usa ka babag sa kadaghanan sa mga pagtuon. Ang mga polymer electrolytes nagpakita sa dagkong potensyal tungod kay dili lamang kini lig-on apan usab flexible ug dili usab mahal. Ikasubo, ang nag-unang isyu sa maong polymer electrolytes mao ang ilang dili maayo nga conductivity ug mekanikal nga mga kabtangan.
Sa usa ka bag-o nga pagtuon nga gipatik sa ACS Nano Sulat, tigdukiduki nagpakita nga ang kaluwasan sa usa ka baterya ug bisan ang daghang uban pang mga kabtangan mahimong mapalambo pinaagi sa pagdugang sa mga nanowires niini, nga naghimo sa baterya nga labaw. Kini nga grupo sa mga tigdukiduki gikan sa College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, China nagtukod sa ilang kanhi nga panukiduki diin sila naghimo sa magnesium borate nanowires nga nagpakita sa maayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug conductivity. Sa kasamtangan nga pagtuon ilang gisusi kung tinuod ba usab kini alang sa mga baterya kung ingon niana nanowires gidugang sa usa ka solid-state polymer electrolyte. Ang solid-state electrolyte gisagol sa 5, 10, 15 ug 20 nga gibug-aton sa magnesium borate nanowires. Nakita nga ang nanowires nagdugang sa conductivity sa solid-state polymer electrolyte nga naghimo sa mga baterya nga mas lig-on ug lig-on kon itandi sa una nga walay nanowires. Kini nga pagtaas sa conductivity tungod sa pagdugang sa gidaghanon sa mga ion nga moagi ug moagi sa electrolyte ug sa mas paspas nga rate. Ang tibuok nga set up sama sa usa ka baterya apan adunay dugang nga mga nanowires. Kini nagpakita sa usa ka mas taas nga rate sa performance ug dugang nga mga siklo itandi sa normal nga mga baterya. Usa ka importante nga pagsulay sa inflammability gihimo usab ug nakita nga ang baterya wala masunog. Ang kaylap nga gigamit nga madaladala nga mga aplikasyon karon sama sa mga mobile phone ug laptop kinahanglan nga i-upgrade sa labing kadaghan ug labing compact nga gitipig nga enerhiya. Kini klaro nga nagdugang sa risgo sa mapintas nga pag-discharge ug kini madumala alang sa maong mga himan tungod sa gamay nga format sa mga baterya nga gikinahanglan. Apan samtang ang mas dagkong mga aplikasyon sa mga baterya gidisenyo ug gisulayan, ang kaluwasan, kalig-on ug gahum maoy labing importante.
***
{Mahimo nimong basahon ang orihinal nga papel sa panukiduki pinaagi sa pag-klik sa link sa DOI nga gihatag sa ubos sa lista sa (mga) gikutlo nga gigikanan}
Mga gigikanan (s)
Sheng O ug uban pa. 2018. Mg2B2O5 Nanowire Enabled Multifunctional Solid-State Electrolytes uban sa High Ionic Conductivity, Excellent Mechanical Properties, ug Flame-Retardant Performance. Mga Sulat sa Nano. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b00659
