शोधकर्ताओं ने लिथियम आयन बैटरी क्षमता में सुधार के लिए एक नया तरीका विकसित किया है

April 9, 2018

शोधकर्ताओं ने लिथियम आयन बैटरी क्षमता में सुधार के लिए एक नया तरीका विकसित किया है। घन क्रिस्टल परत की वृद्धि के माध्यम से, वैज्ञानिकों ने बैटरी के इलेक्ट्रोड के बीच एक पतली और घने कनेक्टिंग परत बनाई है।

जापान में शिन्शु विश्वविद्यालय के सामग्रियों के रसायन विज्ञान विभाग में ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान के प्रोफेसर नोब्युकी ज़ेट्सू और केंद्र के निदेशक, प्रोफेसर कात्सूया तैशिमा ने अनुसंधान का नेतृत्व किया।

लेखकों ने इस साल जनवरी में वैज्ञानिक रिपोर्ट में अपने परिणामों को ऑनलाइन प्रकाशित किया

"तरल इलेक्ट्रोलाइट्स के कुछ आंतरिक विशेषताओं, जैसे कम लिथियम ट्रांसपोर्ट नंबर, ठोस / तरल इंटरफ़ेस पर जटिल प्रतिक्रिया, और थर्मल अस्थिरता के कारण, वर्तमान विद्युत रसायनिक उपकरणों में किसी भी समय उच्च ऊर्जा और शक्ति को प्राप्त करना संभव नहीं है, "नोबुनियाकी ज़ेट्सू ने कागज पर पहले लेखक के रूप में कहा।

लिथियम आयन बैटरी रिचार्जेबल और बिजली वाले उपकरणों जैसे सेल फोन, लैपटॉप, बिजली उपकरण, और विद्युत ग्रिड के लिए बिजली की दुकान भी हैं। वे विशेष रूप से तापमान फ्लेक्स के प्रति संवेदनशील होते हैं, और उन्हें आग या विस्फोट के कारण भी जाना जाता है। तरल इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ समस्याओं के जवाब में, वैज्ञानिक तरल के बिना बेहतर सभी ठोस-राज्य बैटरी विकसित करने की दिशा में काम कर रहे हैं।

ज़ेट्सू ने कहा, "सभी ठोस राज्य की बैटरी की उम्मीद के बावजूद, उनकी शक्ति की विशेषता और ऊर्जा घनत्व में सुधार किया जाना चाहिए ताकि उनके आवेदन को लंबी दूरी के विद्युत वाहनों के रूप में उपयोग किया जा सके।" "कम-दर क्षमताओं और सभी-ठोस-राज्य की बैटरी की कम ऊर्जा घनत्वें आंशिक रूप से उपयुक्त ठोस-ठोस विषम अंतरफलक संरचना तकनीकों की कमी के कारण होती हैं जो तरल इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम के तुलनीय उच्च प्रतिष्ठापूर्ण चालकता प्रदर्शित करती हैं।"

ज़ेट्सू और उनकी टीम ने पिघला हुआ लीओएच में गार्नेट प्रकार के ऑक्साइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट क्रिस्टल को एक सब्सट्रेट पर एक विलायक (फ्लक्स) के रूप में इस्तेमाल किया था, जिसने इलेक्ट्रोड को ठोस राज्य में बांधा था, जैसे वे बढ़े। एक विशिष्ट क्रिस्टल यौगिक जिसे घूमकर बढ़ने के लिए जाना जाता है, शोधकर्ताओं को परत के भीतर मोटाई और कनेक्शन क्षेत्र को नियंत्रित करने की अनुमति दी गई है, जो एक सिरेमिक विभाजक के रूप में कार्य करता है।

"इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की टिप्पणियों से पता चला है कि सतह घनी से अच्छी तरह से परिभाषित बहुध्रुव क्रिस्टल के साथ आती है। प्रत्येक क्रिस्टल पड़ोसी लोगों से जुड़ा हुआ है," ज़ेट्सू ने लिखा।

ज़ेट्सू ने यह भी कहा कि इलेक्ट्रोड परत पर इलेक्ट्रोलाइट परत को ढेर करने पर नव विकसित क्रिस्टल परत आदर्श सिरेमिक विभाजक हो सकता है।

ज़ेट्ससू ने लिखा, "हमारा मानना ​​है कि इंटरफ़ेस पर पक्ष प्रतिक्रियाओं के प्रति दृढ़ता से हमारा दृष्टिकोण संभवतया एक पतली और घने इंटरफेस के साथ आदर्श सिरेमिक विभाजक के उत्पादन को जन्म दे सकता है," इस ज़िट्तु ने लिखा है कि इस विशेष प्रयोग में उपयोग किए गए सिरेमिक बहुत मोटे थे ठोस बैटरी में "हालांकि, जब तक इलेक्ट्रोड परत को 100 माइक्रोन के रूप में पतला बनाया जा सकता है, तब तक स्टैकिंग परत एक ठोस बैटरी के रूप में काम करेगी।"

एक सौ माइक्रोन मानव बाल की चौड़ाई के बारे में है, और समकालीन लिथियम आयन बैटरी में एक मानक इलेक्ट्रोड परत की दो गुना से थोड़ा कम है।

"सभी ठोस राज्य बैटरी ऊर्जा भंडारण उपकरणों के लिए उम्मीदवारों का वादा कर रहे हैं," ज़ेट्सू ने कहा, शोधकर्ताओं और निजी कंपनियों के बीच कई सहयोग 2020 ओलंपिक खेलों में सभी ठोस राज्य बैटरी नमूनों को प्रदर्शित करने का अंतिम लक्ष्य के साथ पहले से ही चल रहे हैं। टोक्यो।

ज़ेट्सू और अन्य शोधकर्ताओं ने 2022 तक इलेक्ट्रिक वाहन उपयोग के लिए प्रोटोटाइप कोशिकाओं का निर्माण और पहनने योग्य उपकरणों के लिए योजना बनाई है।

इस परियोजना के अन्य सहयोगियों में टोहोक विश्वविद्यालय में सामग्री अनुसंधान संस्थान के शोधकर्ताओं, नागोया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में फ्रंटियर रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ माटेरियल साइंस, और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ मास्टर्स साइंस

स्रोत: विज्ञान दैनिक