एक लंबी बैटरी जीवन के लिए: लिथियम आयन बैटरी को अगले प्रदर्शन स्तर तक ले जाना

उच्च ऊर्जा घनत्व, विस्तारित चक्र जीवन और कोई स्मृति प्रभाव: लिथियम आयन बैटरी मोबाइल उपकरणों के साथ-साथ विद्युत गतिशीलता के लिए आशा के वाहक के लिए सबसे व्यापक ऊर्जा भंडारण उपकरण हैं। उच्च प्रदर्शन और स्थायित्व के अगले स्तर पर बैटरी को आगे बढ़ाने और बड़े उपकरणों के लिए उन्हें बेहतर उपयोग करने के लिए शोधकर्ता नए प्रकार की सक्रिय इलेक्ट्रोड सामग्री की तलाश कर रहे हैं। "नैनोस्टेक्टेड लिथियम आयन बैटरी सामग्री एक अच्छा समाधान प्रदान कर सकती है," अकार्बनिक रसायन विज्ञान विभाग से फ्रेडी क्लिट्ज़ कहते हैं - यूनिवर्सिटी ऑफ वियना के कार्यात्मक सामग्री, जो पोलितेकनिको में ग्रुप फॉर एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के नेता क्लाउडियो गेराल्दी के साथ मिलकर काम करते हैं। di Torino, इटली, अध्ययन के मुख्य लेखक हैं।

दो वैज्ञानिकों और उनकी टीमों द्वारा विकसित मिश्रित धातु ऑक्साइड और ग्राफीन पर आधारित 2 डी / 3 डी नैनोकंपोजिट लिथियम आयन बैटरी के विद्युत रासायनिक प्रदर्शन को गंभीरता से बढ़ाता है। विभाग के प्रमुख फ्रेड क्लेइट्ज कहते हैं, "हमारे टेस्ट रन में, नई इलेक्ट्रोड सामग्री ने 3,000 से अधिक प्रतिवर्ती चार्ज और 3,000 साइपरमाइपरों पर बहुत अधिक वर्तमान शासनों पर डिस्चार्ज करने योग्य साइकिल चालन स्थिरता के साथ विशिष्ट क्षमता में काफी सुधार किया है।" आज की लिथियम आयन बैटरी लगभग 1,000 चार्जिंग चक्रों के बाद अपना प्रदर्शन खो देती हैं।

नई रेसिपी

परम्परागत एनोड में अक्सर ग्रेफाइट जैसी कार्बन सामग्री मौजूद होती है। क्लेइट्ज बताते हैं, "ग्रेफाइट की तुलना में धातु के आक्साइड में बेहतर बैटरी क्षमता होती है, लेकिन वे काफी अस्थिर और कम प्रवाहकीय होते हैं।" शोधकर्ताओं ने दोनों यौगिकों की सकारात्मक विशेषताओं का सबसे अच्छा उपयोग करने का एक तरीका पाया। उन्होंने मिश्रित धातु ऑक्साइड और अत्यधिक प्रवाहकीय और स्थिर ग्राफीन के आधार पर, इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रियों का एक नया परिवार विकसित किया, जो सबसे अधिक संक्रमण वाले धातु ऑक्साइड नैनोस्ट्रक्चर और कंपोजिट की तुलना में बेहतर विशेषताओं को दर्शाता है।

पहले कदम के रूप में, एक नए डिजाइन किए गए खाना पकाने की प्रक्रिया के आधार पर, शोधकर्ताओं ने मिश्रित धातु को प्राप्त करने के लिए तांबे और निकल को समरूप और नियंत्रित तरीके से मिश्रित करने में सक्षम थे। नैनोकस्टिंग के आधार पर - मेसोपोरस सामग्रियों का उत्पादन करने की एक विधि - उन्होंने संरचित नैनोपोरस मिश्रित धातु ऑक्साइड कणों का निर्माण किया, जो कि उनके व्यापक नेटवर्क के कारण बैटरी के इलेक्ट्रोलाइट से लिथियम आयन के साथ विनिमय के लिए एक बहुत ही उच्च सक्रिय प्रतिक्रिया क्षेत्र है। तब वैज्ञानिकों ने मिश्रित धातु ऑक्साइड कणों को पतली ग्रेफीन परतों के साथ कसकर लपेटने के लिए एक स्प्रे सुखाने की प्रक्रिया को लागू किया।

सरल और कुशल डिजाइन

ई-गतिशीलता के लिए लिथियम आयन बैटरी का उपयोग पर्यावरणीय दृष्टिकोण से समस्याग्रस्त माना जाता है, उदाहरण के लिए उनके कच्चे माल-गहन उत्पादन के कारण। छोटी बैटरी जो अधिक से अधिक ऊर्जा स्टोर कर सकती है, यथासंभव लंबे समय तक और निर्माण के लिए बहुत अधिक लागत-गहन नहीं है जो बड़े पैमाने पर उपकरणों में उनके उपयोग को आगे बढ़ा सकती है। "मौजूदा दृष्टिकोणों की तुलना में, नए उच्च प्रदर्शन और लंबे समय तक चलने वाली एनोड सामग्री के लिए हमारी अभिनव इंजीनियरिंग रणनीति सरल और कुशल है। यह एक जल-आधारित प्रक्रिया है और इसलिए पर्यावरण के अनुकूल और औद्योगिक स्तर पर लागू होने के लिए तैयार है," अध्ययन लेखक ने निष्कर्ष निकाला

से: विज्ञान समाचार