Iwadi ti ṣe awari ọna lati ṣe awọn batiri ti a lo lojoojumọ lati ni agbara diẹ sii, lagbara ati ailewu.
Ọdún 2018 ni ọdún yìí, ìgbésí ayé wa ojoojúmọ́ sì ń ní agbára láti inú onírúurú ẹ̀rọ tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí iná mànàmáná tàbí lórí bátìrì. Ìgbẹ́kẹ̀lé wa lórí àwọn ẹ̀rọ àti ẹ̀rọ tí ó ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú bátìrì ń pọ̀ sí i lọ́nà tí ó yanilẹ́nu. Bátìrì jẹ́ ẹ̀rọ tí ó ń tọ́jú agbára kẹ́míkà tí a yípadà sí iná mànàmáná. Bátìrì dàbí àwọn ohun èlò kémíkà kékeré tí wọ́n ní ìhùwàpadà tí ń mú àwọn elektron tí ó kún fún agbára tí ó ń ṣàn nípasẹ̀ ẹ̀rọ ìta. Yálà àwọn fóònù alágbèéká tàbí àwọn kọ̀ǹpútà alágbèéká mìíràn tàbí àwọn ọkọ̀ iná mànàmáná mìíràn, àwọn bátìrì – ní gbogbogbòò lithium-ion – ni orísun agbára pàtàkì fún àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ wọ̀nyí. Bí ìmọ̀ ẹ̀rọ ṣe ń tẹ̀síwájú, ìbéèrè ń lọ lọ́wọ́lọ́wọ́ fún àwọn bátìrì tí ó kéré, tí ó ga, àti tí ó ṣeé gba agbára.
Awọn batiri ni itan gigun ati ologo. Onimo ijinlẹ sayensi ara ilu Amẹrika Benjamin Franklin kọkọ lo ọrọ naa “batiri” ni ọdun 1749 lakoko ti o n ṣe awọn idanwo pẹlu ina mọnamọna nipa lilo akojọpọ awọn capacitors ti o sopọ. Onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ará Ítálì Alessandro Volta dá batiri àkọ́kọ́ lọ́dún 1800 nígbà tí àwọn disiki tí wọ́n fi bàbà (Cu) àti zinc (Zn) tí wọ́n yà sọ́tọ̀ nípa aṣọ tí wọ́n fi omi iyọ̀ sí. Batiri acid-acid, ọkan ninu awọn batiri gbigba agbara ti o pẹ julọ ati Atijọ julọ ni a ṣẹda ni ọdun 1859 ati pe o tun lo ninu ọpọlọpọ awọn ẹrọ paapaa loni pẹlu ẹrọ ijona inu ninu awọn ọkọ.
Àwọn bátìrì ti rìn jìnnà, lónìí wọ́n sì wà ní oríṣiríṣi ìwọ̀n láti inú àwọn ìwọ̀n Megawatt ńláńlá, nítorí náà, ní ti èrò, wọ́n lè tọ́jú agbára láti inú àwọn oko oòrùn àti láti tan ìmọ́lẹ̀ sí àwọn ìlú kékeré tàbí kí wọ́n kéré bí àwọn tí a ń lò nínú àwọn aago ẹ̀rọ itanna, àbí bẹ́ẹ̀ kọ́? Nínú ohun tí a ń pè ní bátìrì àkọ́kọ́, ìṣesí tí ó ń mú ìṣàn àwọn elektron jáde kò ṣeé yípadà, nígbà tí ọ̀kan nínú àwọn ohun tí ó ń ṣe àtúnṣe bátìrì náà bá jẹ́ pé a ti jẹ ẹ́ tán tàbí kí ó kú. Bátìrì àkọ́kọ́ tí ó wọ́pọ̀ jùlọ ni bátìrì zinc-carbon. Àwọn bátìrì àkọ́kọ́ wọ̀nyí jẹ́ ìṣòro ńlá, ọ̀nà kan ṣoṣo láti yanjú pípa àwọn bátìrì bẹ́ẹ̀ ni láti wá ọ̀nà tí a lè gbà tún wọn lò - èyí tí ó túmọ̀ sí wípé a lè gba agbára padà. Pípààrọ̀ àwọn bátìrì pẹ̀lú tuntun kò ṣeé ṣe, nítorí náà bí àwọn bátìrì náà ṣe ń lágbára sí i, ó di ohun tí kò ṣeé ṣe rárá, láìsí àní-àní láti rọ́pò wọn àti láti sọ wọ́n nù.
Batiri Nickel-cadmium (NiCd) jẹ awọn batiri gbigba agbara olokiki akọkọ ti o lo alkali bi elekitiroti. Ni ọdun 1989 awọn batiri hydrogen nickel-metal (NiMH) ni idagbasoke nini igbesi aye gigun ju awọn batiri NiCd lọ. Sibẹsibẹ, wọn ni diẹ ninu awọn ailagbara, ni pataki pe wọn ni itara pupọ si gbigba agbara ati igbona pupọ ni pataki nigbati wọn ba gba agbara sọ si iwọn ti o pọju wọn. Nitorinaa, wọn ni lati gba agbara laiyara ati farabalẹ lati yago fun ibajẹ eyikeyi ati nilo awọn akoko pipẹ lati gba agbara nipasẹ awọn ṣaja ti o rọrun.
Àwọn bátírì Lithium-ion (LIBs) ni wọ́n ṣe ní ọdún 1980, wọ́n sì ń lo bátírì jùlọ nínú àwọn ẹ̀rọ itanna oníbàárà lónìí. Lithium jẹ́ ọ̀kan lára àwọn èròjà tó fúyẹ́ jùlọ, ó sì ní ọ̀kan lára àwọn agbára electrochemical tó tóbi jùlọ, nítorí náà, àpapọ̀ yìí dára fún ṣíṣe bátírì. Nínú àwọn LIB, àwọn ion lithium máa ń rìn láàárín àwọn elekitirodì tó yàtọ̀ síra nípasẹ̀ electrolyte tí a fi iyọ̀ àti àwọn ohun èlò organic ṣe (nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ LIBs ìbílẹ̀). Ní ti ìmọ̀, irin lithium ni irin tó dára jùlọ nínú iná mànàmáná tó ní agbára gíga, ó sì jẹ́ àṣàyàn tó dára jùlọ fún bátírì. Nígbà tí LIB bá ń ṣe àtúnṣe agbára, ion lithium tó ní agbára rere di irin lithium. Nítorí náà, LIBs ni àwọn bátírì tó gbajúmọ̀ jùlọ tó ṣeé gba agbára fún lílò nínú gbogbo onírúurú ẹ̀rọ tó ṣeé gbé kiri nítorí pé wọ́n ń pẹ́ láyé àti agbára tó ga. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣòro pàtàkì kan ni pé electrolyte lè gbẹ ní irọ̀rùn, èyí sì lè fa ìṣẹ́jú kúkúrú nínú bátírì náà, èyí sì lè fa ewu iná. Ní ìṣe, àwọn LIB kì í dúró ṣinṣin rárá, wọn kì í sì í ṣiṣẹ́ dáadáa nítorí pé bí àkókò ti ń lọ, àwọn ìpèsè lithium náà kì í dọ́gba. LIB náà ní ìwọ̀n agbára àti ìtújáde tó kéré, àwọn ìṣòro ààbò sì mú kí wọ́n má ṣeé gbé fún ọ̀pọ̀ ẹ̀rọ agbára gíga àti agbára gíga, bí àpẹẹrẹ àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ iná mànàmáná àti àwọn ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́ aládàpọ̀. A ti ròyìn pé LIB ní agbára àti ìwọ̀n ìpamọ́ tó dára ní àwọn ìgbà tó ṣọ̀wọ́n.
Nitorinaa, gbogbo kii ṣe pipe ni agbaye ti awọn batiri bi ni awọn ọdun aipẹ ọpọlọpọ awọn batiri ti a ti samisi bi ailewu nitori wọn mu ina, jẹ alaigbagbọ ati nigbakan ailagbara. Awọn onimo ijinlẹ sayensi ni agbaye wa ni wiwa awọn batiri ile ti yoo jẹ kekere, gbigba agbara lailewu, fẹẹrẹfẹ, diẹ sii ni agbara ati ni akoko kanna diẹ sii ni agbara.Nitorina, idojukọ ti yipada si awọn elekitiroti-ipinle ti o lagbara bi yiyan ti o pọju. Mimu eyi bi awọn aṣayan ifọkansi ti gbiyanju nipasẹ awọn onimọ-jinlẹ, ṣugbọn iduroṣinṣin ati iwọn ti jẹ idiwọ ti ọpọlọpọ awọn iwadii naa. Awọn elekitiroti polima ti ṣe afihan agbara pataki nitori wọn kii ṣe iduroṣinṣin nikan ṣugbọn tun rọ ati tun ilamẹjọ. Laisi ani, ọrọ akọkọ pẹlu iru awọn elekitiroti polima ni iṣesi ti ko dara ati awọn ohun-ini ẹrọ.
Nínú ìwádìí kan tí a tẹ̀ jáde láìpẹ́ yìí nínú ìwé ACS Nano Letters , àwọn olùwádìí ti fihàn pé ààbò bátírì àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun ìní mìíràn lè pọ̀ sí i nípa fífi àwọn nanowires kún un, èyí tí yóò mú kí bátírì náà dára sí i. Ẹgbẹ́ àwọn olùwádìí yìí láti Ilé-ẹ̀kọ́ Ẹ̀kọ́ Ìmọ̀-ẹ̀rọ àti Ìmọ̀-ẹ̀rọ, Zhejiang University of Technology, China ti kọ́ lórí ìwádìí wọn tẹ́lẹ̀ níbi tí wọ́n ti ṣe àwọn nanowires magnesium borate tí ó fi àwọn ohun ìní ẹ̀rọ àti ìṣàfihàn tó dára hàn. Nínú ìwádìí lọ́wọ́lọ́wọ́, wọ́n ṣàyẹ̀wò bóyá èyí yóò tún jẹ́ òótọ́ fún àwọn bátírì nígbà tí a bá fi àwọn nanowires bẹ́ẹ̀ kún electrolyte polymer-state solid-state kan. A da electrolyte solid-state pọ̀ mọ́ 5, 10, 15 àti 20 ìwọ̀n àwọn nanowires magnesium borate. A rí i pé àwọn nanowires náà mú kí ìṣàfihàn ti solid-state polymer electrolyte pọ̀ sí i èyí tí ó mú kí àwọn bátírì náà le koko àti kí ó le koko nígbà tí a bá fiwé pẹ̀lú àwọn nanowires àkọ́kọ́ láìsí nanowires. Ìbísí nínú ìṣàfihàn yìí jẹ́ nítorí ìbísí nínú iye àwọn ion tí ń kọjá àti tí ń rìn nípasẹ̀ electrolyte àti ní ìwọ̀n tí ó yára jù. Gbogbo ètò náà dàbí bátírì ṣùgbọ́n pẹ̀lú àwọn nanowires tí a fi kún un. Èyí fi ìwọ̀n iṣẹ́ tí ó ga jù hàn àti àwọn ìyípo tí ó pọ̀ sí i ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn bátírì déédéé. Wọ́n tún ṣe ìdánwò pàtàkì kan nípa bí agbára ṣe ń jóná, wọ́n sì rí i pé bátírì náà kò jóná. Àwọn ohun èlò tí a ń lò láti gbé kiri lónìí bíi fóònù alágbèéká àti kọ̀ǹpútà alágbèéká nílò àtúnṣe pẹ̀lú agbára tí ó pọ̀ jùlọ àti èyí tí ó kéré jùlọ tí a fi pamọ́. Èyí dájúdájú ń mú kí ewu ìtújáde agbára pọ̀ sí i, ó sì ṣeé ṣàkóso fún irú àwọn ẹ̀rọ bẹ́ẹ̀ nítorí pé àwọn bátírì kékeré ni a nílò. Ṣùgbọ́n bí a ṣe ń ṣe àwọn ohun èlò bátírì tí ó pọ̀ sí i tí a sì ń dán wò, ààbò, agbára àti agbára ṣe pàtàkì jùlọ.
***
Orisun (s)
Sheng O àti àwọn ẹlòmíràn 2018. Mg2B2O5 Nanowire tí a mú kí ó ṣeé ṣe fún Multifunctional Solid-State Electrolytes pẹ̀lú High Ionic Conductivity, Mechanical Properties tó tayọ, àti Iná Retardant Performance. Nano Letters. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b00659
***
