जर्मनों ने यह पता लगा लिया कि लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता को एक तिहाई कैसे बढ़ाया जाए

जर्मन प्रौद्योगिकी संस्थान कार्लज़ूए (KIT) के शोधकर्ता प्रकाशित नेचर कम्युनिकेशंस में एक लेख प्रकाशित किया जिसमें उच्च-ऊर्जा लिथियम-आयन बैटरियों में कैथोड क्षरण के तंत्र की व्याख्या की गई। यह शोध बढ़ी हुई क्षमता और दक्षता वाली बैटरियों के विकास के हिस्से के रूप में किया गया था। कैथोड क्षरण प्रक्रियाओं की सटीक समझ के बिना, उच्चतम दक्षता वाली बैटरियों की क्षमता को सफलतापूर्वक बढ़ाना असंभव है, जो इलेक्ट्रिक वाहनों के विकास के लिए आवश्यक है। वैज्ञानिकों को विश्वास है कि प्राप्त ज्ञान से लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता 30% तक बढ़ाई जा सकेगी।

ऑटोमोटिव और अन्य अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन बैटरियों को एक अलग कैथोड संरचना की आवश्यकता होती है। आधुनिक लिथियम-आयन बैटरियों में, कैथोड निकल, मैंगनीज और कोबाल्ट के विभिन्न अनुपातों के साथ ऑक्साइड की एक बहुपरत संरचना है। उच्च-ऊर्जा बैटरियों को अतिरिक्त लिथियम के साथ मैंगनीज-समृद्ध कैथोड की आवश्यकता होती है, जिससे कैथोड सामग्री की प्रति इकाई मात्रा/द्रव्यमान में ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता बढ़ जाती है। लेकिन ऐसी सामग्रियाँ तेजी से गिरावट के अधीन थीं।

सामान्य ऑपरेशन के दौरान, जब कैथोड समृद्ध हो जाता है या लिथियम आयन खो देता है, तो उच्च-ऊर्जा कैथोड सामग्री नष्ट हो जाती है। एक निश्चित समय के बाद, स्तरित ऑक्साइड अत्यंत प्रतिकूल विद्युत रासायनिक गुणों वाली एक क्रिस्टलीय संरचना में बदल जाता है। यह बैटरी संचालन के शुरुआती चरणों में ही होता है, जिससे औसत चार्ज और डिस्चार्ज मूल्यों में तेजी से कमी आती है।

प्रयोगों की एक श्रृंखला में, जर्मन वैज्ञानिकों ने पाया कि गिरावट प्रत्यक्ष रूप से नहीं होती है, बल्कि परोक्ष रूप से ठोस लिथियम युक्त लवणों के निर्माण के साथ कठिन-से-निर्धारित प्रतिक्रियाओं के गठन के माध्यम से होती है। इसके अलावा, ऑक्सीजन प्रतिक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती प्रतीत होती है। शोधकर्ता लिथियम-आयन बैटरियों में रासायनिक प्रक्रियाओं के बारे में नए निष्कर्ष निकालने में भी सक्षम थे, जिससे कैथोड का क्षरण नहीं हो सकता है। प्राप्त परिणामों का उपयोग करके, वैज्ञानिकों को कैथोड क्षरण को कम करने और अंततः बढ़ी हुई क्षमता के साथ एक नई प्रकार की बैटरी विकसित करने की उम्मीद है।

स्रोत: 3dnews.ru