لی-آئن بیٹریوں کے برعکس، جو توانائی پیدا کرنے کے لیے لی-آئنز کو گریفائٹ انوڈ کے اندر اور باہر منتقل کرنے کے لیے انٹرکلیشن میکانزم کا استعمال کرتی ہے، لی میٹل بیٹریاں بھاری اور بھاری گریفائٹ کے بجائے دھاتی لی کو اینوڈ کے طور پر استعمال کرتی ہیں۔ جیسا کہ لی میٹل گریفائٹ (3,860 mAh/g) سے دس گنا زیادہ نظریاتی صلاحیت (372 mAh/g) کو ظاہر کرتا ہے، اس نے مستقل طور پر ان علاقوں سے زیادہ توجہ حاصل کی ہے جن کو اعلی صلاحیت کی ضرورت ہے۔ بیٹریاں.
اس فائدے کے باوجود، لی ایک شاخ نما ڈھانچہ بن سکتا ہے جسے لی ڈینڈرائٹ کہا جاتا ہے اگر اسے سائیکلنگ کے عمل کے دوران یکساں اور مؤثر طریقے سے ذخیرہ نہ کیا جائے۔ یہ ایک اہم حجم کی توسیع کا سبب بنتا ہے الیکٹروڈ، جو بیٹری کی سائیکل کی زندگی کو کم کرتا ہے اور اندرونی شارٹ سرکٹ کی وجہ سے آگ اور دھماکے جیسے حفاظتی مسائل کا خطرہ بڑھاتا ہے۔
اس مسئلے سے نمٹنے کے لیے، کوریا الیکٹرو ٹیکنالوجی ریسرچ انسٹی ٹیوٹ (KERI) کے نیکسٹ جنریشن بیٹری ریسرچ سینٹر کے سائنسدانوں نے 1D Li-confinable porous carbon ڈھانچہ تیار کیا ہے۔ ان کی ساخت ایک کھوکھلی کور پر مشتمل ہے، اور Li affinity کے ساتھ سونے کے نینو پارٹیکلز کی ایک چھوٹی سی تعداد کھوکھلی کور میں شامل کی گئی تھی۔
ترجیحی طور پر لی کے ساتھ تعامل کرتے ہوئے، سونا Li کی نمو کی سمت کو کنٹرول کرتا ہے اور Li کو کور کے اندر جمع کرنے کا سبب بنتا ہے۔ بنیادی جگہ کی طرف لی آئن کی نقل و حرکت کو بڑھانے کے لیے شیل میں متعدد نینو سائز کے سوراخ بھی پیدا ہوتے ہیں۔
خول میں متعدد نینو سائز کے سوراخ پیدا کرکے، سائنسدانوں نے 5 ایم اے/سینٹی میٹر 2 کی اعلی موجودہ جانچ کی حالت میں بھی لی ڈینڈرائٹ کی نمو کے بغیر کولمبک کارکردگی میں نمایاں طور پر بہتری حاصل کی۔
سائنسدانوں نے اس مواد کے ڈیزائن کی تاثیر کی نظریاتی توثیق کے لیے Chung-Ang یونیورسٹی میں پروفیسر Janghyuk Moon کے ساتھ تعاون کیا۔ نقلی نتیجہ سے پتہ چلتا ہے کہ شیل کے چھیدوں نے لی آئن کے پھیلاؤ کی لمبائی کو کم کیا اور سونے کے نینو پارٹیکلز کے ذریعہ Li کی وابستگی کو بہتر بنایا جو کہ اعلی موجودہ چارجنگ حالات میں بھی ڈھانچے کے اندر لی کو جمع کرتے ہیں۔
ڈیزائن کیا گیا لی ہوسٹ 500C کی اعلی کثافت کے تحت 4 سے زیادہ سائیکلوں کی بہترین سائیکلنگ کارکردگی کا حامل پایا گیا۔
سائنسدانوں نے نوٹ کیا، "یہ ٹیکنالوجی عملییت کو پورا کرتی ہے کیونکہ ٹیم نے مادی ترکیب کے لیے بڑے پیمانے پر پیداوار میں فوائد کے ساتھ الیکٹرو اسپننگ تکنیک کا استعمال کیا۔"
KERI کے نیکسٹ جنریشن بیٹری ریسرچ سینٹر میں ڈاکٹر بیونگ گون کم نے کہا, "اعلی صلاحیت کی خوبی کے باوجود، لی میٹل بیٹریوں کو کمرشلائزیشن کے لیے بہت سی رکاوٹیں ہیں جو بنیادی طور پر استحکام اور حفاظت کے مسائل کی وجہ سے دور ہوتی ہیں۔ ہمارا مطالعہ انمول ہے کیونکہ ہم نے لی میٹل ریزروائر کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے ایک تکنیک تیار کی ہے جس میں تیز رفتار ریچارج ایبل لی میٹل بیٹریوں کے لیے اعلی کولمبک کارکردگی ہے۔
جرنل حوالہ:
- ڈونگ وو کانگ، سیونگ سو پارک، وغیرہ۔ ہائی ریٹ اور مستحکم لی میٹل بیٹریوں کے لیے ایک جہتی غیر محفوظ لی-کنفینیبل میزبان۔ ACS نانو 2022، 16، 8، 11892–11901۔ DOI: 10.1021/acsnano.2c01309
