Solid State Batteries: Materials Design and Optimization

زمینه یونیک حالت جامد ماهیت چند رشته ای دارد. شیمیدانان، فیزیکدانان، الکتروشیمیست ها و مهندسان همگی در تحقیق و توسعه مواد، تکنیک ها و رویکردهای نظری نقش دارند. این علم یکی از پیروزی های بزرگ نیمه دوم قرن بیستم است. برای نزدیک به یک قرن، توسعه مواد برای فناوری یونی حالت جامد محدود شده است. در طول دو دهه گذشته پیشرفت‌های قابل‌توجهی صورت گرفته است: مواد بیشتری کشف شد، فناوری‌های مدرن برای مشخص‌سازی و بهینه‌سازی رسانش یونی در جامدات استفاده شد، رویکردهای آزمون و خطا برای پیش‌بینی‌های تعریف‌شده کنار گذاشته شدند. در همان دوره تئوری های اساسی برای هدایت یونی در جامدات ظاهر شد. انفجار بزرگ علم مواد یونی حالت جامد ممکن است به دلیل دو تأثیر دیگر در نظر گرفته شود. جنبه اول مربوط به اقتصاد و مرتبط با تولید، ذخیره و استفاده انرژی است. مشکلات اساسی در کشورهای صنعتی از نظر اقتصادی، زیست محیطی، سیاسی و فناوری وجود دارد. امکان ذخیره مقدار زیادی از انرژی قابل استفاده در حجم نسبتاً کم، تعدادی از منابع انرژی متناوب غیر متعارف را به راحتی و هزینه عملی تبدیل می کند. جنبه دوم مربوط به افزایش شدید روابط بین المللی بین محققان است و تبادل نتایج باعث پیشرفت قابل توجهی بین دانشمندان می شود. می توان موسسات زیادی را یافت که در برنامه های جستجوی رایج مانند شبکه های علم مواد سازماندهی شده توسط EEC در کشورهای اروپایی عضو شده اند.

The field of solid state ionics is multidisciplinary in nature. Chemists, physicists, electrochimists, and engineers all are involved in the research and development of materials, techniques, and theoretical approaches. This science is one of the great triumphs of the second part of the 20th century. For nearly a century, development of materials for solid-state ionic technology has been restricted. During the last two decades there have been remarkable advances: more materials were discovered, modem technologies were used for characterization and optimization of ionic conduction in solids, trial and error approaches were deserted for defined predictions. During the same period fundamental theories for ion conduction in solids appeared. The large explosion of solid-state ionic material science may be considered to be due to two other influences. The first aspect is related to economy and connected with energy production, storage, and utilization. There are basic problems in industrialized countries from the economical, environmental, political, and technological points of view. The possibility of storing a large amount of utilizable energy in a comparatively small volume would make a number of non-conventional intermittent energy sources of practical convenience and cost. The second aspect is related to huge increase in international relationships between researchers and exchanges of results make considerable progress between scientists; one find many institutes joined in common search programs such as the material science networks organized by EEC in the European countries.