लचिलो ठोस राज्य ब्याट्रीहरू के हुन्?

अन्तर्राष्ट्रिय वैज्ञानिकहरूको एक समूहले नयाँ प्रकारको ठोस-स्टेट ब्याट्री विकास गरेको छ जसले विद्युतीय सवारीको दायरा बढाउन र ल्यापटप र स्मार्टफोनहरूमा आगो रोक्न सक्छ। लेखकहरूले उन्नत ऊर्जा सामग्रीमा उनीहरूको खोजहरू वर्णन गर्छन्। परम्परागत रिचार्जेबल ब्याट्रीहरूमा प्रयोग हुने तरल इलेक्ट्रोलाइटहरूलाई 'ठोस', सिरेमिकले प्रतिस्थापन गरेर उनीहरूले प्रयोगको लागि अझ बढी प्रभावकारी, लामो समयसम्म चल्ने ब्याट्रीहरू उत्पादन गर्न सक्षम हुन्छन्। अनुसन्धानकर्ताहरूले आशा गर्छन् कि यी फाइदाहरूले इलेक्ट्रिक कारहरू सहित सबै प्रकारका उपकरणहरूका लागि थप कुशल, हरियो ब्याट्रीहरूको लागि मार्ग प्रशस्त गर्न सक्छन्।

अमेरिका र बेलायतका अध्ययनका लेखकहरूले केही समयदेखि लिथियम आयन ब्याट्रीमा लिक्विड इलेक्ट्रोलाइट्सको विकल्प खोजिरहेका छन्। 2016 मा तिनीहरूले ठोस-स्टेट ब्याट्रीको विकासको घोषणा गरे जुन परम्परागत लिथियम आयन कोशिकाहरूको दोब्बर भोल्टेजमा काम गर्न सक्छ, तर समान दक्षताका साथ।

जबकि तिनीहरूको पछिल्लो डिजाइनले यस अघिल्लो संस्करणमा महत्त्वपूर्ण सुधारलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, MIT बाट अनुसन्धानकर्ता प्रोफेसर डोनाल्ड सडोवेले अझै पनि सुधारको लागि ठाउँ रहेको टिप्पणी गरे: "उच्च तापक्रममा सिरेमिक सामग्रीमा उच्च आयनिक चालकता हासिल गर्न गाह्रो हुन सक्छ," उनले बताए। "यो एक सफल उपलब्धि थियो।" शोधकर्ताहरूले आशा गरेका छन् कि यी सुधारिएका ब्याट्रीहरू परीक्षण गरेपछि विद्युतीय सवारी साधन वा हवाईजहाजलाई पावर गर्नका लागि उपयुक्त साबित हुनेछन्।

ठोस स्थितिमा ब्याट्रीहरू ज्वलनशील, तरल पदार्थको सट्टा सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइटहरू प्रयोग गरेर अत्यधिक तताउने कारणले हुने क्षतिलाई रोक्न सकिन्छ। यदि ब्याट्री बिग्रिएको छ र सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट वर्णहरू प्रज्वलित गर्नुको सट्टा बढी तताउन थाल्छ, जसले यसलाई आगो लाग्नबाट रोक्छ। यी ठोस पदार्थहरूको संरचनामा रहेका छिद्रहरूले ठोस भित्र विस्तारित नेटवर्क मार्फत आयनहरूको साथमा विद्युतीय चार्जको धेरै भार बोक्न सक्षम बनाउँछन्।

यी सुविधाहरूको अर्थ वैज्ञानिकहरूले ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइटहरू भएका ब्याट्रीहरूको तुलनामा उनीहरूको ब्याट्रीको भोल्टेज र क्षमता दुवै बढाउन सक्षम भएका छन्। वास्तवमा, प्रोफेसर सडोवेले यसो भने: "हामीले 12 डिग्री सेल्सियस [90°F] मा काम गर्ने 194 भोल्टको लिथियम-एयर सेल प्रदर्शन गर्यौं। त्यो अरू कसैले हासिल गरेको भन्दा उच्च हो।"

यो नयाँ ब्याट्री डिजाइनमा ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइटहरू भन्दा अन्य सम्भावित फाइदाहरू छन्, सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइटहरू सामान्यतया जैविकहरू भन्दा बढी स्थिर छन् भन्ने तथ्य सहित। "अचम्मको कुरा यो हो कि यसले कति राम्रो काम गर्यो," प्रोफेसर सडोवेले भने। "हामीले यो कोषमा राखेको भन्दा बढी ऊर्जा पायौं।"

यो स्थिरताले निर्माताहरूलाई ल्यापटप वा इलेक्ट्रिक कारहरूमा ठूलो संख्यामा ठोस-स्टेट सेलहरू प्याक गर्न अनुमति दिन सक्छ उनीहरूलाई बढी तताउने, यन्त्रहरूलाई धेरै सुरक्षित बनाउन र तिनीहरूको कार्यात्मक जीवनलाई लम्ब्याउने चिन्ता नगरिकन। हालै, यदि यस प्रकारका ब्याट्रीहरू धेरै तातो भएमा तिनीहरूले आगो लाग्ने जोखिमलाई निम्त्याउँछन् - जस्तै हालै Samsung Galaxy Note 7 फोनमा भएको थियो। नतिजा आगो फैलन असक्षम हुनेछ किनभने दहन कायम राख्न कोशिका भित्र कुनै हावा छैन; वास्तवमा, तिनीहरू प्रारम्भिक क्षतिको साइटभन्दा बाहिर फैलन असमर्थ हुनेछन्।

यी ठोस सामग्रीहरू पनि धेरै लामो समयसम्म टिक्ने छन्; यसको विपरित, ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइटहरू सहित लिथियम आयन ब्याट्रीहरू बनाउने प्रयासहरू, जुन उच्च तापक्रम (100 डिग्री सेल्सियस भन्दा बढी) मा काम गर्ने नियमित रूपमा 500 वा 600 चक्र पछि आगो समात्छन्। सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट्सले 7500 भन्दा बढी चार्ज/डिस्चार्ज साइकललाई आगो नलागेकन सामना गर्न सक्छ।"

नयाँ खोजहरू EVs को दायरा विस्तार गर्न र स्मार्टफोन आगोलाई रोक्न दुवैको लागि धेरै महत्त्वपूर्ण हुन सक्छ। Sadoway का अनुसार: "पुरानो पुस्ताका ब्याट्रीहरूमा लिड एसिड [कार] स्टार्टर ब्याट्रीहरू थिए। तिनीहरूको दायरा छोटो थियो तर तिनीहरू अविश्वसनीय रूपमा भरपर्दो थिए," उनले थपे कि तिनीहरूको अप्रत्याशित कमजोरी यो थियो कि "यदि यो लगभग 60 डिग्री सेल्सियस भन्दा बढी तातो भयो भने। यसले आगो लगाउँछ।"

आजको लिथियम आयन ब्याट्रीहरू, उनी बताउँछन्, यसबाट एक कदम माथि छन्। "उनीहरूको लामो दायरा छ तर तिनीहरू गम्भीर ओभरहेटिंग र आगो समातेर क्षतिग्रस्त हुन सक्छन्," उनले थपे कि नयाँ ठोस-स्टेट ब्याट्री सम्भावित रूपमा "आधारभूत सफलता" हो किनभने यसले धेरै भरपर्दो, सुरक्षित उपकरणहरू निम्त्याउन सक्छ।

एमआईटीका वैज्ञानिकहरूले यो प्रविधिलाई व्यापक रूपमा प्रयोग गर्न पाँच वर्ष लाग्न सक्ने ठान्छन् तर अर्को वर्षको शुरुवातमा पनि सैमसंग वा एप्पल जस्ता ठूला उत्पादकहरूबाट स्मार्टफोनमा यस्ता प्रकारका ब्याट्रीहरू फिट हुने आशा राख्छन्। तिनीहरूले यो पनि नोट गरे कि यी सेलहरूको लागि फोन बाहेक धेरै व्यावसायिक प्रयोगहरू छन्, ल्यापटप र इलेक्ट्रिक वाहनहरू।

यद्यपि प्रोफेसर Sadoway चेतावनी दिन्छन् कि टेक्नोलोजी सिद्ध हुनु अघि अझै केही बाटो जान बाँकी छ। "हामीले एउटा सेल पाएका छौं जुन साँच्चै उत्कृष्ट देखिन्छ तर यो धेरै प्रारम्भिक दिन हो ... हामीले अझै ठूलो मात्रामा, उच्च-शक्ति घनत्व इलेक्ट्रोडहरू भएका सेलहरू बनाउन बाँकी छ।"

Sadoway विश्वास गर्दछ कि यो सफलता तुरुन्तै व्यापक रूपमा अपनाइनेछ किनभने यसले धेरै ठूलो दायराको साथ EVs लाई इन्धन गर्ने मात्र होइन तर सम्भावित रूपमा स्मार्टफोनको आगोलाई पनि रोक्न सक्छ। सायद अझ अचम्मको कुरा हो कि ठोस राज्य ब्याट्रीहरू विश्वव्यापी रूपमा पाँच वर्ष भन्दा कममा प्रयोग हुन सक्छ जब धेरै निर्माताहरूले उनीहरूको सुरक्षा र विश्वसनीयतामा विश्वस्त हुन्छन्।