જર્મનોએ લિથિયમ-આયન બેટરીની ક્ષમતા ત્રીજા ભાગથી કેવી રીતે વધારવી તે શોધી કાઢ્યું

જર્મન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજી કાર્લસ્રુહે (KIT) ના સંશોધકો પ્રકાશિત નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં એક લેખ પ્રકાશિત થયો જેમાં ઉચ્ચ-ઊર્જા લિથિયમ-આયન બેટરીમાં કેથોડ ડિગ્રેડેશનની પદ્ધતિ સમજાવવામાં આવી. આ સંશોધન ક્ષમતા અને કાર્યક્ષમતા સાથે બેટરીના વિકાસના ભાગરૂપે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. કેથોડ ડિગ્રેડેશન પ્રક્રિયાઓની સચોટ સમજણ વિના, સૌથી વધુ કાર્યક્ષમતા સાથે બેટરીની ક્ષમતાને સફળતાપૂર્વક વધારવી અશક્ય છે, જે ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના વિકાસ માટે જરૂરી છે. વૈજ્ઞાનિકોને વિશ્વાસ છે કે પ્રાપ્ત જ્ઞાન લિથિયમ-આયન બેટરીની ક્ષમતામાં 30% વધારો કરવાની મંજૂરી આપશે.

ઓટોમોટિવ અને અન્ય એપ્લીકેશન માટે ઉચ્ચ પ્રદર્શન બેટરીઓને અલગ કેથોડ સ્ટ્રક્ચરની જરૂર હોય છે. આધુનિક લિથિયમ-આયન બેટરીઓમાં, કેથોડ એ નિકલ, મેંગેનીઝ અને કોબાલ્ટના વિવિધ ગુણોત્તર સાથે ઓક્સાઇડનું બહુસ્તરીય માળખું છે. ઉચ્ચ-ઊર્જા બેટરીઓને અધિક લિથિયમ સાથે મેંગેનીઝ-સમૃદ્ધ કેથોડ્સની જરૂર પડે છે, જે કેથોડ સામગ્રીના એકમ વોલ્યુમ/માસ દીઠ ઊર્જા સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે. પરંતુ આવી સામગ્રી ઝડપી અધોગતિને પાત્ર હતી.

સામાન્ય કામગીરી દરમિયાન, જ્યારે કેથોડ સમૃદ્ધ બને છે અથવા લિથિયમ આયન ગુમાવે છે, ત્યારે ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળી કેથોડ સામગ્રીનો નાશ થાય છે. ચોક્કસ સમય પછી, સ્તરવાળી ઓક્સાઇડ અત્યંત બિનતરફેણકારી ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગુણધર્મો સાથે સ્ફટિકીય રચનામાં ફેરવાય છે. આ બેટરી ઓપરેશનના પ્રારંભિક તબક્કામાં પહેલેથી જ થાય છે, જે સરેરાશ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ મૂલ્યોમાં ઝડપી ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

પ્રયોગોની શ્રેણીમાં, જર્મન વૈજ્ઞાનિકોએ શોધી કાઢ્યું કે અધોગતિ સીધી રીતે થતી નથી, પરંતુ ઘન લિથિયમ ધરાવતા ક્ષારની રચના સાથે મુશ્કેલ-થી-નિર્ધારિત પ્રતિક્રિયાઓની રચના દ્વારા પરોક્ષ રીતે થાય છે. વધુમાં, ઓક્સિજન પ્રતિક્રિયાઓમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવતો દેખાય છે. સંશોધકો લિથિયમ-આયન બેટરીમાં રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ વિશે નવા તારણો કાઢવામાં પણ સક્ષમ હતા જે કેથોડ ડિગ્રેડેશન તરફ દોરી શકતા નથી. પ્રાપ્ત પરિણામોનો ઉપયોગ કરીને, વૈજ્ઞાનિકો આશા રાખે છે કે કેથોડ ડિગ્રેડેશનને ઓછું કરી શકે અને આખરે વધેલી ક્ષમતા સાથે નવી પ્રકારની બેટરી વિકસાવી શકે.

સોર્સ: 3dnews.ru