لیتھیم آئن بیٹریاں توانائی کی کثافت کا ریکارڈ توڑ دیتی ہیں۔

محققین نے 700 Wh/kg سے زیادہ کی ریکارڈ توڑ توانائی کی کثافت کے ساتھ ریچارج قابل پاؤچ قسم کی لیتھیم بیٹریاں بنانے میں کامیابی حاصل کی ہے۔ نئے ڈیزائن میں اعلیٰ صلاحیت والے لیتھیم سے بھرپور مینگنیج پر مبنی کیتھوڈ اور ایک پتلی لیتھیم میٹل اینوڈ پر مشتمل ہے جس میں اعلیٰ مخصوص توانائی ہے۔ اگر مزید تیار کیا جاتا ہے، تو یہ آلہ الیکٹرک ایوی ایشن جیسی ایپلی کیشنز میں استعمال ہو سکتا ہے، جس کے لیے آج دستیاب بیٹریوں سے کہیں زیادہ توانائی کی کثافت والی بیٹریوں کی ضرورت ہوتی ہے۔

لتیم آئن بیٹریاں موسمیاتی غیرجانبداری کے اہداف تک پہنچنے میں مدد کرنے کے لیے ایک کلیدی ٹیکنالوجی ہیں۔ وہ تیزی سے الیکٹرک گاڑیوں کو طاقت دینے اور گھریلو آلات کے بنیادی اجزاء کے طور پر استعمال ہو رہے ہیں جو قابل تجدید ذرائع سے پیدا ہونے والی توانائی کو ذخیرہ کرتے ہیں۔ ٹیکنالوجی نے بھی بہت ترقی کی ہے: 1991 میں سونی کی طرف سے پہلی بار کمرشلائز کرنے کے بعد سے، لیتھیم آئن بیٹریوں کی توانائی کی کثافت 80 Wh/kg سے بڑھ کر 300 Wh/kg ہو گئی ہے۔

تاہم، واقعی کاربن سے پاک معیشت کے حصول کے لیے، موجودہ لیتھیم آئن ٹیکنالوجی سے بہتر کارکردگی دکھانے والی بیٹریوں کی ضرورت ہوگی۔ الیکٹرک گاڑیوں میں، مثال کے طور پر، ایک اہم بات یہ ہے کہ بیٹریاں ممکنہ حد تک چھوٹی اور ہلکی ہوں۔ اس مقصد کو حاصل کرنے کے لیے توانائی کی کثافتیں درکار ہیں جو 400 Wh/kg سے زیادہ ہیں۔ مسئلہ یہ ہے کہ آج کی لتیم آئن بیٹریاں بنیادی طور پر انٹرکلیشن قسم کیتھوڈس پر مشتمل ہیں (مثال کے طور پر، LiFePO₄، LiCoO₂ یا LiNi_xMn_yCo_zO₂, x+y+z=1) اور گریفائٹ پر مبنی اینوڈس، اور ان الیکٹروڈز کی توانائی کی کثافت اپنی بالائی حد کے قریب پہنچ رہی ہے۔

ہائی چارج ڈسچارج وولٹیج

نئے کام میں، محققین کی قیادت میں Xiqian یو اور ہانگ لی انسٹی ٹیوٹ آف فزکس کے، بیجنگ میں چائنیز اکیڈمی آف سائنسز نے ایک الٹراتھک ہائی ڈسچارج کی صلاحیت لی کا استعمال کرتے ہوئے پریکٹیکل پاؤچ قسم کی ریچارج ایبل لیتھیم بیٹریاں تیار کی ہیں۔_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂ 10 mAh/cm سے زیادہ رقبے کی گنجائش کے ساتھ کیتھوڈ² اور ایک لتیم دھاتی انوڈ۔ لیتھیم سے بھرپور مینگنیج پر مبنی آکسائیڈز کا ہائی چارج ڈسچارج وولٹیج لتیم آئن ذخیرہ کرنے کی زیادہ صلاحیت کی اجازت دیتا ہے۔

"انوڈ الیکٹروڈ ایک الگ کرنے والی کوٹنگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے شامل الٹراتھن میٹل لیتھیم کو استعمال کرتا ہے، جو بڑی سطح کی صلاحیت کے الٹراتھن لیتھیم کے الٹ جانے کے پریشان کن مسئلے کو حل کرتا ہے،" پہلے مصنف کوان لی کی وضاحت کرتا ہے۔

لی بتاتے ہیں کہ آلات 711.3 Wh/kg کی کشش ثقل توانائی کی کثافت اور 1653.65 Wh/L کی والیومیٹرک توانائی کی کثافت پر فخر کرتے ہیں، یہ دونوں ایک انٹرکلیشن قسم کیتھوڈ پر مبنی ریچارج ایبل لیتھیم بیٹریوں میں سب سے زیادہ ہیں۔ طبیعیات کی دنیا.

"بیٹری کی تیاری کے حوالے سے، ہماری ایکسٹریمٹی بیٹری سٹرکچر ڈیزائن (بشمول الٹرا تھین کرنٹ کلیکٹرز کے استعمال) کو پوری بیٹری میں فعال مواد کے تناسب کو بڑھاتے ہوئے معاون مواد کے استعمال کو کم سے کم کرنے کے لیے بنایا گیا تھا،" وہ مزید کہتے ہیں۔ "یہ ہم آہنگی کا نقطہ نظر وہی ہے جس نے بیٹریوں کی انتہائی اعلی توانائی کی کثافت کو فعال کیا۔"

طویل فاصلے تک چلنے والی برقی گاڑیاں اور الیکٹرک ایوی ایشن کو فائدہ ہو سکتا ہے۔

نئے آلات طویل فاصلے تک چلنے والی الیکٹرک گاڑیوں اور الیکٹرک ایوی ایشن کو فائدہ پہنچا سکتے ہیں، یہ دونوں ہی بیٹری کی توانائی کی کثافت پر تیزی سے زیادہ مطالبات رکھتے ہیں۔ لی کا کہنا ہے کہ اس تحقیق سے بیٹری ٹیکنالوجی سے وابستہ کچھ موروثی مسائل کو حل کرنے میں بھی مدد مل سکتی ہے۔

"مثال کے طور پر، یہ اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں میں حفاظت اور دیگر اہم عوامل کو متوازن کرنے کے بارے میں بصیرت پیش کرتا ہے، جو مستقبل میں اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں کو عملی شکل دینے میں مدد کرے گا۔ نظریاتی حدود تک پہنچنے والی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں پر تحقیق سے سالڈ سٹیٹ آئنکس اور سالڈ سٹیٹ الیکٹرو کیمسٹری کے بارے میں ہمارے علم کو بہتر بنانے میں بھی مدد ملے گی، جس سے شاید نئے مواد اور بیٹری سسٹمز میں تکنیکی جدت طرازی کی اجازت ملے گی۔

لتیم آئن بیٹریاں سردی میں ری چارج ہوتی ہیں۔

محققین، جو اپنے کام کی رپورٹ کرتے ہیں۔ چینی طبیعیات کے خطوطوضاحت کریں کہ توانائی کی کثافت، سائیکل کی کارکردگی، شرح کی صلاحیت اور لیتھیم آئن بیٹریوں کی حفاظت کے درمیان تجارت کا سلسلہ ہمیشہ موجود رہتا ہے۔ ان کا کہنا ہے کہ حفاظت ایک بنیادی ضرورت ہے، لیکن توانائی کی کثافت میں اضافہ بیٹری کے آپریشن کے دوران خطرات کو بڑھا دے گا۔ لی کہتے ہیں، "تحفظ کو یقینی بناتے ہوئے توانائی کی کثافت کو بتدریج بہتر کیا جانا چاہیے۔ "ہمارا مقصد سالڈ اسٹیٹ بیٹری ٹکنالوجی کے ذریعے بیٹری کی حفاظت کی کارکردگی کو بڑھانا ہے، جس سے اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریاں زیادہ عملی ہیں۔"

انہوں نے مزید کہا کہ اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں کی سائیکل کی کارکردگی بھی فی الحال کمرشلائزڈ بیٹریوں سے پیچھے ہے۔ "اس پیرامیٹر کو مخصوص شعبوں کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے جامع طور پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ اس لیے انتہائی اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں کو عملی طور پر لاگو کرنے میں کافی وقت لگے گا۔ ان چیلنجوں سے نمٹنا جو ان کے عملی استعمال میں رکاوٹ بنتے ہیں، ہماری مستقبل کی تحقیقی کوششوں کی جاری سمت ہوگی۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/lithium-ion-batteries-break-energy-density-record/