ली-आयन बैटरी के विपरीत, जो ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए ली-आयनों को ग्रेफाइट एनोड में और बाहर ले जाने के लिए इंटरकलेशन तंत्र को नियोजित करती है, ली-मेटल बैटरी भारी और भारी ग्रेफाइट के बजाय धातु ली को एनोड के रूप में उपयोग करती है। चूंकि ली-मेटल ग्रेफाइट (3,860 एमएएच/जी) की तुलना में दस गुना अधिक सैद्धांतिक क्षमता (372 एमएएच/जी) दिखाता है, इसने उन क्षेत्रों से लगातार अधिक ध्यान आकर्षित किया है जिन्हें उच्च क्षमता की आवश्यकता होती है बैटरी.
इस लाभ के बावजूद, ली एक शाखा जैसी संरचना में विकसित हो सकता है जिसे ली डेंड्राइट के रूप में जाना जाता है यदि यह समान रूप से और प्रभावी रूप से साइकिल चालन प्रक्रिया के दौरान संग्रहीत नहीं किया जाता है। यह के एक महत्वपूर्ण मात्रा विस्तार का कारण बनता है इलेक्ट्रोड, जो बैटरी के चक्र जीवन को कम करता है और आंतरिक शॉर्ट सर्किट के कारण आग और विस्फोट जैसे सुरक्षा मुद्दों के जोखिम को बढ़ाता है।
इस मुद्दे से निपटने के लिए, कोरिया इलेक्ट्रोटेक्नोलॉजी रिसर्च इंस्टीट्यूट (केईआरआई) के नेक्स्ट-जेनेरेशन बैटरी रिसर्च सेंटर के वैज्ञानिकों ने 1 डी ली-कॉन्फ़िनेबल पोरस कार्बन संरचना विकसित की है। उनकी संरचना में एक खोखला कोर होता है, और ली आत्मीयता वाले सोने के नैनोकणों की एक छोटी संख्या को खोखले कोर में जोड़ा गया था।
ली के साथ अधिमानतः बातचीत करके, सोना ली की विकास दिशा को नियंत्रित करता है और ली को कोर के अंदर जमा करने का कारण बनता है। कोर स्पेस की ओर ली-आयन गति को बढ़ाने के लिए खोल में कई नैनो-आकार के छिद्र भी उत्पन्न होते हैं।
खोल में कई नैनो-आकार के छिद्रों को उत्पन्न करके, वैज्ञानिकों ने 5 एमए / सेमी 2 की उच्च-वर्तमान परीक्षण स्थिति के तहत भी ली डेंड्राइट वृद्धि के बिना काफी बेहतर कूलम्बिक दक्षता हासिल की।
वैज्ञानिकों ने इस सामग्री के डिजाइन की प्रभावशीलता के सैद्धांतिक सत्यापन के लिए चुंग-आंग विश्वविद्यालय में प्रो जांग्युक मून के साथ सहयोग किया। सिमुलेशन परिणाम से पता चला है कि खोल के छिद्रों ने ली आयन प्रसार लंबाई को कम कर दिया है और सोने के नैनोकणों द्वारा ली आत्मीयता में सुधार किया है जो उच्च-वर्तमान चार्जिंग स्थितियों के तहत भी संरचना के अंदर ली बयान रखता है।
डिज़ाइन किए गए ली होस्ट में 500C के उच्च वर्तमान घनत्व के तहत 4 से अधिक चक्रों का उत्कृष्ट साइकलिंग प्रदर्शन भी पाया गया।
वैज्ञानिकों ने नोट किया, "यह तकनीक व्यावहारिकता से मिलती है क्योंकि टीम ने सामग्री संश्लेषण के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादन में फायदे के साथ इलेक्ट्रोस्पिनिंग तकनीक का इस्तेमाल किया।"
KERI के नेक्स्ट-जेनेरेशन बैटरी रिसर्च सेंटर में डॉ. ब्यूंग गॉन किम कहा, "उच्च क्षमता की योग्यता के बावजूद, मुख्य रूप से स्थिरता और सुरक्षा मुद्दों के कारण ली-मेटल बैटरी में व्यावसायीकरण के लिए कई बाधाओं को दूर किया जाना है। हमारा अध्ययन अमूल्य है क्योंकि हमने तेजी से रिचार्जेबल ली-मेटल बैटरी के लिए उच्च कूलम्बिक दक्षता के साथ ली-मेटल जलाशय के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए एक तकनीक विकसित की है।"
जर्नल संदर्भ:
- डोंग वू कांग, सेओंग सू पार्क, एट अल। उच्च दर और स्थिर ली-मेटल बैटरियों के लिए एक-आयामी झरझरा ली-कन्फ़िनेबल होस्ट। एसीएस नैनो 2022, 16, 8, 11892-11901। डीओआई: 10.1021/acsnano.2c01309
