লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে তরল স্ফটিকগুলি কি স্থিতিশীল লিথিয়াম ধাতব কোষ তৈরি করা সম্ভব করবে?

কার্নেগি মেলন বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি আকর্ষণীয় গবেষণা। বিজ্ঞানীরা তাদের শক্তির ঘনত্ব, স্থিতিশীলতা এবং চার্জিং ক্ষমতা বাড়াতে লিথিয়াম-আয়ন কোষে তরল স্ফটিক ব্যবহার করার প্রস্তাব করেছেন। কাজটি এখনও অগ্রসর হয়নি, তাই আমরা তাদের সমাপ্তির জন্য কমপক্ষে পাঁচ বছর অপেক্ষা করব - যদি সম্ভব হয়।

তরল স্ফটিকগুলি বৈপ্লবিক প্রদর্শন করেছে, এখন তারা ব্যাটারিগুলিকে সাহায্য করতে পারে

বিষয়বস্তু সূচি

• তরল স্ফটিকগুলি বৈপ্লবিক প্রদর্শন করেছে, এখন তারা ব্যাটারিগুলিকে সাহায্য করতে পারে
  • একটি তরল-কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট প্রাপ্ত করার কৌশল হিসাবে তরল স্ফটিক

সংক্ষেপে: লিথিয়াম-আয়ন সেল নির্মাতারা বর্তমানে কোষের কর্মক্ষমতা বজায় রাখার বা উন্নত করার সময় কোষের শক্তির ঘনত্ব বাড়ানোর চেষ্টা করছে, উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ চার্জিং শক্তিতে স্থিতিশীলতা উন্নত করা। ধারণাটি হল ব্যাটারিগুলিকে হালকা, নিরাপদ এবং দ্রুত রিচার্জ করা। কিছুটা দ্রুত-সস্তা-ভাল ত্রিভুজের মতো।

কোষের নির্দিষ্ট শক্তি (1,5-3 গুণ) উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করার একটি উপায় হল লিথিয়াম ধাতু (লি-ধাতু) দিয়ে তৈরি অ্যানোড ব্যবহার করা।... কার্বন বা সিলিকন নয়, আগের মতো, কিন্তু লিথিয়াম, একটি উপাদান যা কোষের ক্ষমতার জন্য সরাসরি দায়ী। সমস্যা হল যে এই বিন্যাসটি দ্রুত লিথিয়াম ডেনড্রাইটস, ধাতব প্রোট্রুশন তৈরি করে যা সময়ের সাথে সাথে দুটি ইলেক্ট্রোডকে সংযুক্ত করে, তাদের ক্ষতি করে।

একটি তরল-কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট প্রাপ্ত করার কৌশল হিসাবে তরল স্ফটিক

একটি বাইরের শেল তৈরি করতে বিভিন্ন উপকরণে অ্যানোড প্যাকেজ করার জন্য বর্তমানে কাজ চলছে যা লিথিয়াম আয়নগুলির প্রবাহকে অনুমতি দেয় কিন্তু কঠিন কাঠামোকে বাড়তে দেয় না। সমস্যার একটি সম্ভাব্য সমাধান হল একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের ব্যবহার - একটি প্রাচীর যার মাধ্যমে ডেনড্রাইটগুলি প্রবেশ করতে পারে না।

কার্নেগি মেলন বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা একটি ভিন্ন পদ্ধতি গ্রহণ করেছেন: তারা প্রমাণিত তরল ইলেক্ট্রোলাইট সঙ্গে থাকতে চান, কিন্তু তরল স্ফটিক উপর ভিত্তি করে. তরল স্ফটিকগুলি এমন কাঠামো যা তরল এবং স্ফটিকগুলির মধ্যে অর্ধেক, অর্থাৎ, একটি অর্ডারযুক্ত কাঠামো সহ কঠিন পদার্থ। তরল স্ফটিক তরল, তবে তাদের অণুগুলি অত্যন্ত আদেশযুক্ত (উৎস)।

আণবিক স্তরে, একটি তরল স্ফটিক ইলেক্ট্রোলাইটের গঠনটি কেবল একটি স্ফটিক কাঠামো এবং এইভাবে ডেনড্রাইটের বৃদ্ধিকে বাধা দেয়। যাইহোক, আমরা এখনও একটি তরল নিয়ে কাজ করছি, অর্থাৎ, একটি পর্যায় যা আয়নগুলিকে ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে প্রবাহিত করতে দেয়। ডেনড্রাইট বৃদ্ধি অবরুদ্ধ, লোড প্রবাহিত করা আবশ্যক।

গবেষণায় এটি উল্লেখ করা হয়নি, তবে তরল স্ফটিকগুলির আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে: একবার তাদের উপর ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হলে, সেগুলি একটি নির্দিষ্ট ক্রমে সাজানো যেতে পারে (যেমন আপনি দেখতে পারেন, উদাহরণস্বরূপ, এই শব্দগুলি এবং কালোর মধ্যে সীমানা দেখে অক্ষর এবং একটি হালকা পটভূমি)। সুতরাং এটি ঘটতে পারে যে যখন কোষটি চার্জ করা শুরু করবে, তখন তরল স্ফটিক অণুগুলি একটি ভিন্ন কোণে অবস্থান করবে এবং ইলেক্ট্রোড থেকে ডেনড্রাইটিক জমা "স্ক্র্যাপ" করবে।

দৃশ্যত, এটি বায়ুচলাচল গর্তে ফ্ল্যাপগুলির বন্ধের অনুরূপ হবে।

পরিস্থিতির খারাপ দিক হল যে কার্নেগি মেলন বিশ্ববিদ্যালয় সবেমাত্র নতুন ইলেক্ট্রোলাইট নিয়ে গবেষণা শুরু করেছে... এটি ইতিমধ্যেই জানা গেছে যে তাদের স্থায়িত্ব প্রচলিত তরল ইলেক্ট্রোলাইটের তুলনায় কম। কোষের অবক্ষয় দ্রুত ঘটে এবং এটি আমাদের আগ্রহের দিক নয়। তবে, সময়ের সাথে সাথে সমস্যাটি সমাধান করা সম্ভব। তদুপরি, আমরা দশকের দ্বিতীয়ার্ধের আগে সলিড-স্টেট যৌগগুলির উপস্থিতি আশা করি না:

> এলজি কেম সলিড স্টেট সেলগুলিতে সালফাইড ব্যবহার করে। সলিড ইলেক্ট্রোলাইট বাণিজ্যিকীকরণ 2028 এর আগে নয়

পরিচায়ক ছবি: লিথিয়াম ডেনড্রাইটগুলি একটি মাইক্রোস্কোপিক লিথিয়াম-আয়ন কোষের ইলেক্ট্রোডে গঠিত হয়। উপরে বড় অন্ধকার চিত্রটি দ্বিতীয় ইলেক্ট্রোড। লিথিয়াম পরমাণুর প্রাথমিক "বুদবুদ" কিছু সময়ে উঠে যায়, একটি "হুসকার" তৈরি করে যা উদীয়মান ডেনড্রাইটের ভিত্তি (c) PNNL আনপ্লাগড / YouTube:

এটি আপনার আগ্রহী হতে পারে: