लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता को 10 गुना बढ़ाने का रास्ता मिला

दुनिया भर में, दर्जनों वैज्ञानिक समूह लिथियम आयन बैटरी की क्षमता को बढ़ाने के लिए विकल्पों की तलाश कर रहे हैं। संरचना में सिलिकॉन की शुरूआत को एक आशाजनक दिशा माना जाता है, लेकिन इसकी नाजुकता, इसके आधार पर यौगिकों की नाजुकता और अन्य समस्याओं ने लंबे समय तक इसकी अनुमति नहीं दी।

लेकिन ऐसा लगता है कि जापान में वैज्ञानिकों ने सिलिकॉन समस्या का समाधान खोजने में कामयाबी हासिल की है। वे नैनो-आकार के सिलिकॉन आर्क्स से बने एनोड के नए डिजाइन के साथ आए, जो आवश्यक शक्ति और स्थायित्व देते हैं।

आधुनिक लिथियम आयन बैटरी और उनके नुकसान

तो, लिथियम आयन बैटरी कैसे काम करती है, इसके बारे में कुछ शब्दों के साथ शुरू करें। तो, जैसा कि आप जानते हैं, एक बैटरी में इलेक्ट्रोड (कैथोड और एनोड) और इलेक्ट्रोलाइटिक समाधान की एक जोड़ी होती है। तो इलेक्ट्रोलाइट का मुख्य कार्य कैथोड और एनोड के बीच लिथियम आयनों का स्थानांतरण है, जो सिर्फ ग्रेफाइट से बना है।

तो, बैटरी चार्जिंग के दौरान, लिथियम आयन कैथोड-सॉल्यूशन-एनोड पथ के साथ चलते हैं। निर्वहन की प्रक्रिया में, आयनों की चाल विपरीत दिशा में होती है।

इस डिजाइन ने खुद को अच्छी तरह से साबित किया है और एक दर्जन से अधिक वर्षों तक काम किया है। लेकिन इस पूरे डिबगड डिजाइन का मुख्य दोष यह है कि एक लिथियम आयन को स्टोर करने के लिए ग्रेफाइट एनोड में एक बार में छह कार्बन परमाणुओं का उपयोग किया जाना चाहिए। इस कारण से, इन बैटरियों में ऊर्जा घनत्व कम होता है।

सिलिकॉन और इसके अनुप्रयोग

फिर भी, यदि हम सिलिकॉन जैसी सामग्री को देखते हैं, तो उसका एक परमाणु एक साथ चार लिथियम आयनों से बंधने में सक्षम होता है, जो ऊर्जा घनत्व में लगभग 10 गुना वृद्धि देता है। सब कुछ ठीक लग रहा है, लेकिन वैज्ञानिक अभी भी सिलिकॉन को स्थिर करने में सक्षम नहीं हैं।

चूंकि यह महत्वपूर्ण विस्तार (मूल मात्रा का 400% तक), संकुचन और बैटरी ऑपरेशन के दौरान टूटना, फिर इन सभी विरूपण प्रभावों ने सिलिकॉन एनोड को नष्ट कर दिया काफ़ी तेज।

ओकिनावा इंस्टीट्यूट ऑफ ग्रेजुएट टेक्नोलॉजी एंड टेक्नोलॉजी (OSIT) की एक शोध टीम ने सिलिकॉन एनोड स्थिरीकरण की समस्या के समाधान का प्रस्ताव दिया है। इंजीनियरों ने एक सुनहरे मतलब की तलाश में विभिन्न मोटाई के सिलिकॉन की परतों के साथ प्रयोगों की एक पूरी श्रृंखला की, जिसमें उच्च ऊर्जा घनत्व और बैटरी स्थिरता की शर्तों को पूरा किया जाएगा।

वैज्ञानिकों ने पाया है कि जैसे-जैसे सिलिकॉन की परत बढ़ती है, सबसे पहले कठोरता में वृद्धि होती है, और एक निश्चित बिंदु के बाद तेज कमी होती है। इस तरह के एक संक्रमण के कारण के बारे में अधिक विस्तार से अध्ययन करने का निर्णय लिया गया था, और यही वह है जो वैज्ञानिकों ने स्थापित किया है।

यह पता चला कि जब सिलिकॉन धातु के नैनोकणों पर जमा हो जाता है, तो उल्टे शंकु के रूप में छोटे कॉलम बनने लगते हैं, जो ऊपर की ओर बढ़ते हैं।

यह पता चला है कि सिलिकॉन परमाणुओं की बढ़ती संख्या के बयान के साथ और, तदनुसार, स्तंभों की वृद्धि, वे बन जाते हैं इतना चौड़ा कि वे एक दूसरे को स्पर्श करते हैं और इस प्रकार एक नैनोमीटर की एक धनुषाकार संरचना बनाते हैं पैमाना।

ऐसी संरचना काफी मजबूत है और यहां तक ​​कि निर्माण में मनुष्यों द्वारा उपयोग किया जाता है। और यह पता चला है कि इन नैनो मेहराबों के बनने से पहले, संरचना कमजोर है, और उनकी अधिक वृद्धि भी छिद्रों के साथ एक स्पंजी संरचना बनाती है, जो इतना प्रभावी नहीं है।

और केवल इस तरह के मेहराब के गठन के क्षण में, एक संतुलन बनाया जाता है, जो एक बढ़ी हुई चार्ज क्षमता की अनुमति देता है और बड़ी संख्या में चार्ज / डिस्चार्ज चक्रों का सामना करने में सक्षम होता है।

यह अभी तक ज्ञात नहीं है कि एक सिलिकॉन एनोड के साथ नई लिथियम-आयन बैटरी बिक्री पर जाएगी, लेकिन यह तथ्य कि यह दिशा आशाजनक है, इस स्तर पर पहले से ही पहचाना जा सकता है।

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