सॉलिड-स्टेट बैटरी इलेक्ट्रोलाइट एक तेज़ लिथियम-आयन कंडक्टर बनाता है - फिजिक्स वर्ल्ड

यूके के लिवरपूल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक नई सॉलिड-स्टेट बैटरी इलेक्ट्रोलाइट विकसित की है जो इतनी तेजी से लिथियम आयनों का संचालन करती है, यह आज की सर्वव्यापी लिथियम-आयन बैटरियों में पाए जाने वाले तरल इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है। यह उच्च लिथियम-आयन चालकता रिचार्जेबल ऊर्जा भंडारण के लिए एक शर्त है, लेकिन यह ठोस पदार्थों में असामान्य है, जो अन्यथा हैं बैटरियों के लिए आकर्षक क्योंकि वे अधिक सुरक्षित हैं और जल्दी चार्ज होती हैं.

नए इलेक्ट्रोलाइट का रासायनिक सूत्र Li है₇Si₂S₇I और इसमें हेक्सागोनल और क्यूबिक-क्लोज-पैक्ड संरचना दोनों में व्यवस्थित सल्फाइड और आयोडाइड आयन शामिल हैं। यह संरचना सामग्री को अत्यधिक प्रवाहकीय बनाती है क्योंकि यह तीनों आयामों में लिथियम आयनों की गति को सुविधाजनक बनाती है। "कोई इसे एक ऐसी संरचना के रूप में देख सकता है जो लिथियम आयनों को आंदोलन के लिए चुनने के लिए अधिक 'विकल्प' प्रदान करती है, जिसका अर्थ है कि उनके फंसने की संभावना कम है," बताते हैं मैट रोसेंस्की, लिवरपूल रसायनज्ञ जिन्होंने शोध का नेतृत्व किया.

सही गुणों के साथ सही सामग्री

ऐसी सामग्री की पहचान करने के लिए जो आंदोलन की इस स्वतंत्रता को सुविधाजनक बनाती है, रोसेन्स्की और उनके सहयोगियों ने कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) और क्रिस्टल संरचना भविष्यवाणी उपकरणों के संयोजन का उपयोग किया। "हमारा मूल विचार NiZr जैसे इंटरमेटेलिक सामग्रियों की जटिल और विविध क्रिस्टल संरचनाओं से प्रेरित आयन कंडक्टरों का एक नया संरचनात्मक परिवार बनाना था, ताकि लिथियम आयनों के बीच स्थानांतरित होने के लिए संभावित साइटों की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न हो सके," रोसेन्स्की समझाता है. एआई और अन्य सॉफ्टवेयर टूल्स ने टीम को यह जानने में मदद की कि कहां देखना है, हालांकि "अंतिम निर्णय हमेशा शोधकर्ताओं द्वारा किए जाते थे, सॉफ्टवेयर द्वारा नहीं"।

अपनी प्रयोगशाला में सामग्री को संश्लेषित करने के बाद, शोधकर्ताओं ने विवर्तन तकनीकों के साथ इसकी संरचना और एनएमआर और विद्युत परिवहन माप के साथ इसकी लिथियम-आयन चालकता निर्धारित की। फिर उन्होंने सामग्री को बैटरी सेल में एकीकृत करके प्रयोगात्मक रूप से लिथियम-आयन चालकता दक्षता का प्रदर्शन किया।

अज्ञात रसायन विज्ञान की खोज

रोसेन्स्की का शोध ऊर्जा के अधिक टिकाऊ रूपों में परिवर्तन का समर्थन करने के लिए सामग्रियों को डिजाइन करने और खोजने पर केंद्रित है। इस प्रकार के अनुसंधान में विभिन्न प्रकार की तकनीकें शामिल हैं, जिनमें डिजिटल और स्वचालित तरीके, नई संरचनाओं और बॉन्डिंग के साथ सामग्रियों का खोजपूर्ण संश्लेषण और वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के साथ सामग्रियों का लक्षित संश्लेषण शामिल है। वे कहते हैं, ''हमारे अध्ययन ने इन सभी दिशाओं को एक साथ ला दिया।''

रोसेंस्की कहते हैं, ज्ञात सामग्रियों से भिन्न सामग्रियों की खोज करना कठिन है, केवल इसलिए नहीं कि किसी भी उम्मीदवार सामग्री को प्रयोगात्मक रूप से प्रयोगशाला में साकार किया जाना चाहिए। एक बार जब उन्होंने और उनके सहयोगियों ने किसी सामग्री की सिंथेटिक रसायन शास्त्र निर्धारित कर ली है, तो उन्हें इसके इलेक्ट्रॉनिक और संरचनात्मक गुणों को मापना होगा। इसके लिए अनिवार्य रूप से अंतःविषय अनुसंधान की आवश्यकता है: वर्तमान कार्य में, रोसेन्स्की ने सहकर्मियों के साथ मिलकर काम किया मैटेरियल्स इनोवेशन फैक्ट्री, कार्यात्मक सामग्री डिजाइन के लिए लीवरहल्मे अनुसंधान केंद्र, अक्षय ऊर्जा के लिए स्टीफेंसन संस्थान और अल्बर्ट क्रेवे सेंटर और स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग साथ ही उसका अपना भी रसायनिकी विभाग.

बैटरी अनुसंधान के बड़े क्षेत्र के लिए लागू

टीम द्वारा विकसित की गई प्रक्रिया, जिसका विवरण इसमें दिया गया है विज्ञानरोसेंस्की का कहना है, यह बैटरी अनुसंधान और उससे आगे के क्षेत्र में भी लागू हो सकता है। वह बताते हैं, "ठोस पदार्थों में तेज आयन गति को कैसे बढ़ावा दिया जाए, इस बारे में हमारे काम में प्राप्त ज्ञान लिथियम-आयन बैटरी में प्रयुक्त सामग्री के अलावा अन्य सामग्रियों के लिए प्रासंगिक है और अन्य तकनीकों के लिए सामान्य है जो आयन-संचालन सामग्री पर निर्भर हैं।" भौतिकी की दुनिया. "इसमें प्रोटॉन या ऑक्साइड आयन संचालन सामग्री और हाइड्रोजन उत्पादन के लिए ठोस-राज्य ईंधन सेल या इलेक्ट्रोलाइज़र, साथ ही वैकल्पिक बैटरी संरचनाओं में सोडियम और मैग्नीशियम-संचालक सामग्री शामिल हैं।"

शोधकर्ताओं का कहना है कि ली₇Si₂S₇मैं संभवतः अपने नए दृष्टिकोण के साथ सुलभ कई नई सामग्रियों में से पहला हूं। "इस प्रकार यह परिभाषित करने के लिए बहुत कुछ किया जाना बाकी है कि किन सामग्रियों का अध्ययन किया जा सकता है और उनके आयन परिवहन गुण उनकी संरचनाओं और रचनाओं से कैसे जुड़ते हैं," रोसेन्स्की ने निष्कर्ष निकाला।

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
• प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://physicsworld.com/a/solid-state-battery-electrolyte-makes-a-fast-lithium-ion-conductor/