محققین نے ٹھوس کیفیت والی لیتھیم دھاتی بیٹریوں میں تیز رفتار چارج خارج ہونے والے مادہ کی شرح کو فعال کرنے کے لیے ایک اختراعی انٹرفیشیل انجینئرنگ طریقہ کار کی اطلاع دی ہے۔ انہوں نے محسوس کیا ہے کہ ٹنگسٹن جیسی نینوسکوپک ریفریکٹری دھاتی پرتیں ان بیٹریوں کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہیں جو برقی نقل و حرکت جیسے مقاصد کے لیے اہم ہیں۔

روایتی لی آئن بیٹریاں گریفائٹ اینوڈ، ایک رقیق الیکٹرولائٹ اور ایک ٹرانزیشن دھاتی کیتھوڈ کا استعمال کرتی ہیں۔ تاہم مائع الیکٹرولائٹس آتش گیر ہوتے ہیں اور اعلی درجہ حرارت پر انحطاط پذیر ہوتے ہیں جس کی وجہ سے بیٹری کی زندگی خراب ہوتی ہے اور انتہائی صورتوں میں بیٹری میں آگ لگ جاتی ہے۔ روایتی لی آئن بیٹری میں رقیق الیکٹرولائٹ کو سیرامک ​​ٹھوس الیکٹرولائٹ سے تبدیل کرنے اور ساتھ ہی ساتھ گریفائٹ اینوڈ کو دھاتی لیتھیم اینوڈ سے تبدیل کرنے کے لئے محفوظ لی آئن بیٹریوں کو قابل بنا سکتا ہے جو ایک ہی چارج پر طویل عرصے تک چلتی ہے۔

تاہم ٹھوس کیفیت والی بیٹریوں کے ساتھ ایک دیرینہ چیلنج لیتھیم ڈینڈرائٹس کی نشوونما ہے جو خلیوں کو شارٹ سرکٹ کرتی ہے اور یہ تیز رفتار چارجنگ کے دوران تیز ہوتی ہے۔

کئی سیکڑوں ٹھوس کیفیت کے نصف خلیات اور اس کے نتیجے میں نینو کیریکٹرائزیشن پر کی گئی وسیع بنیادی الیکٹرو کیمیکل پیمائشوں کی بنیاد پر انڈین انسٹی ٹیوٹ آف سائنس (آئی آئی ایس سی) کے محققین نے محسوس کیا کہ ڈینڈرائٹ کی نمو ایک گہرے بنیادی عمل کا مظہر ہے: لیتھیم وائڈس کی متناسب نمو، جو خارج ہونے کے دوران بنتے ہیں۔ محققین نے شناخت کی کہ خارج ہونے والے مادہ کے دوران لیتھیم وائڈز کی نشوونما چارج کے دوران ڈینڈرائٹ کی نشوونما کا باعث بنتی ہے۔

وکلپ راج، وکٹر وینٹوری، ورون آر کنکنالو، بیبھاتسو کویری، وینکٹ سبرامنیم وشواناتھن اور ناگا فانی بی ایتوکوری پر مشتمل ٹیم نے پایا کہ خوردبین خالی جگہوں کے کناروں پر لی آئن کرنٹ مرتکز ہیں۔ ان کناروں پر دھارے سیل میں اوسط کرنٹ سے تقریباً 10000 گنا بڑے ہیں۔ لہذا ڈینڈرائٹ کی نشوونما کو روکنے کے لئے بے معنی شے کی نشوونما کو روکنا ضروری ہے۔

لیتھیم انوڈ اور ٹھوس الیکٹرولائٹ کے درمیان ریفریکٹری دھاتوں کی ایک الٹراتھن پرت کے ساتھ تجربہ کرتے ہوئے محققین نے نوٹ کیا کہ ٹنگسٹن لیتھیم کے لیے اس کی کم حل پذیری کی وجہ سے لیتھیم کی خالی جگہ کی حرکت میں رکاوٹ ڈالنے کے لیے ایک مثالی امیدوار ہے اور اس وجہ سے بے معنی شے کی ترقی میں تاخیر ہوتی ہے۔ انہوں نے کارنیگی میلن یونیورسٹی کے محققین کے ساتھ مل کر کمپیوٹیشنل طریقوں کے ذریعے اپنے کام کی تصدیق کی۔

توانائی تحفظ اور ذخیرہ اندوزی پلیٹ فارم (ڈی ایس ڈی-ایم ای سی ایس پی) پروگرام، ٹیکنالوجی مشن ڈویژن (توانائی، پانی اور دیگر)، محکمہ برائے سائنس و ٹیکنالوجی (ڈی ایس ٹی) کے تحت ڈی ایس ٹی-آئی آئی ایس سی توانائی اسٹوریج پلیٹ فارم کے تحت تیار کردہ سہولیات سپر کیپسیٹرز اور پاور ڈینس پر کام کو آگے بڑھانے میں آلات اہم رہے ہیں۔ یہ تحقیق نیچر میٹریلز میں شائع ہوئی ہے۔

محققین نے ڈاکٹر رنجیت کرشنا پائی، سائنسدان، ای (ٹی ایم ڈی-ای ڈبلیو او)، ڈی ایس ٹی اور (آنجہانی) ڈاکٹر سنجے باجپائی، سابق سربراہ (ٹی ایم ڈی-ای ڈبلیو او)، ڈی ایس ٹی کی ستائش کی جنھوں نے اس پروگرام کا تصور کرنے کے لیے ایک ہی چھت کے نیچے توانائی کی تحقیق کے لیے کئی ضروری سہولیات مہیا کیں، جبکہ اس کی توسیع کے لیے ڈاکٹر انیتا گپتا، سربراہ (ٹی ایم ڈی-ای ڈبلیو او)، ڈی ایس ٹی کی تعریف کی۔

ٹیم اب اس پیش قدمی پر مکمل ٹھوس کیفیت والے سیلز تیار کرنے کا ارادہ رکھتی ہے جو ایک گھنٹے سے بھی کم وقت میں چارج کرنے کے قابل ہو سکتے ہیں اور 1000 یا اس سے زیادہ سائیکلوں تک کی پیشکش کرتے ہیں جبکہ 45 ڈگری سینٹی گریڈ کے اعلی درجہ حرارت یا اس سے زیادہ روایتی لی آئن سیلز کو برداشت کر سکتے ہیں۔ اس کی لاگت روایتی لی آئن سیل کی قیمت کے برابر یا اس سے کم ہے۔

اشاعت کا لنک:

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01264-8

شکل 1: ایک رقیق الیکٹرولائٹ پر مبنی لی آئن بیٹری جس میں لیتھیم اینوڈ (بائیں) بیٹری کی آگ کے لیے حساس ہو سکتی ہے۔ اس کے برعکس لیتھیم اینوڈ کے ساتھ ٹھوس کیفیت والی لی آئن بیٹری محفوظ ہے اور محققین کے تجویز کردہ لیتھیم حل پذیر انٹرلیئر طریقہ کار کے ساتھ تیزی سے چارج ہوتی ہے۔

شکل 2: سپر کیپسیٹرز اور پاور ڈینس ڈیوائسز کے لئے ڈی ایس ٹی-آئی آئی ایس سی توانائی اسٹوریج پلیٹ فارم پر بیٹری اور سپر کیپیسیٹر ٹیسٹ کی سہولیات

شکل 3: لیتھیم فلامینٹ کی الیکٹران مائکروسکوپی امیج کو اسکین کرتے ہوئے

 

۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔

ش ح۔م ع۔ع ن

                                                                                                                                      (U: 6894)

(Release ID: 1836997) Visitor Counter : 206