اهي توانائي سان ڀريل بيٽريون سخت سردي ۽ گرمي ۾ سٺو ڪم ڪن ٿيون

يونيورسٽي آف ڪيليفورنيا سين ڊياگو جي انجنيئرن ليٿيم آئن بيٽريون تيار ڪيون آهن جيڪي ٿڌي سرد ​​۽ سخت گرم گرمي پد تي سٺي ڪارڪردگي ڏيکارين ٿيون، جڏهن ته تمام گهڻي توانائي پيئجي ٿي.محققن اهو ڪارنامو هڪ اليڪٽرولائيٽ تيار ڪري مڪمل ڪيو جيڪو نه رڳو وسيع درجه حرارت جي حد تائين ورسٽائل ۽ مضبوط آهي، پر هڪ اعلي توانائي انوڊ ۽ ڪيٿوڊ سان پڻ مطابقت رکي ٿو.
گرمي پد جي مزاحمتي بيٽريننيشنل اڪيڊمي آف سائنسز (PNAS) جي پروسيسنگس ۾ جولاء 4 جي هفتي ۾ شايع ٿيل هڪ مقالي ۾ بيان ڪيو ويو آهي.
اهڙيون بيٽريون ٿڌي موسم ۾ برقي گاڏين کي هڪ ئي چارج تي پري سفر ڪرڻ جي اجازت ڏئي سگھن ٿيون؛اهي گاڏين جي بيٽري پيڪن کي گرم موسمن ۾ وڌيڪ گرم ٿيڻ کان بچائڻ لاءِ کولنگ سسٽم جي ضرورت کي به گهٽائي سگهن ٿا، يو سي سين ڊياگو جيڪبس اسڪول آف انجنيئرنگ ۾ نانو انجنيئرنگ جي پروفيسر ۽ مطالعي جي سينيئر ليکڪ جينگ چن چيو.
”توهان کي انهن علائقن ۾ تيز گرمي پد جي آپريشن جي ضرورت آهي جتي ماحول جو گرمي پد ٽن نمبرن تائين پهچي سگهي ٿو ۽ رستا اڃا وڌيڪ گرم ٿي وڃن ٿا.برقي گاڏين ۾ ، بيٽري پيڪ عام طور تي فرش جي هيٺان هوندا آهن ، انهن گرم رستن جي ويجهو ، “چن وضاحت ڪئي ، جيڪو پڻ يو سي سين ڊياگو پائيدار پاور ۽ انرجي سينٽر جو فيڪلٽي ميمبر آهي.”انهي سان گڏ، بيٽريون گرم ٿي وينديون آهن صرف آپريشن دوران موجوده هلڻ کان.جيڪڏهن بيٽريون تيز گرمي پد تي هن گرم اپ کي برداشت نه ڪري سگھن ٿيون، انهن جي ڪارڪردگي جلدي خراب ٿي ويندي.
تجربن ۾، تصور جي ثبوت واري بيٽرين پنهنجي توانائي جي صلاحيت جو 87.5٪ ۽ 115.9٪ برقرار رکيو آهي -40 ۽ 50 C (-40 ۽ 122 F) تي.انهن جي درجه حرارت تي بالترتيب 98.2٪ ۽ 98.7٪ جي اعلي ڪولومبڪ ڪارڪردگي پڻ هئي، جنهن جو مطلب آهي ته بيٽرين کي ڪم ڪرڻ بند ڪرڻ کان اڳ وڌيڪ چارج ۽ خارج ٿيڻ واري چڪر مان گذري سگهن ٿيون.
بيٽريون جيڪي چن ۽ ان جي ساٿين ٺاهيا آهن انهن جي اليڪٽرولائٽ جي مهرباني اهي ٿڌي ۽ گرمي برداشت ڪن ٿيون.اهو dibutyl ether جي مائع حل مان ٺاهيو ويو آهي جيڪو ليٿيم لوڻ سان ملايو ويو آهي.dibutyl ether بابت هڪ خاص خصوصيت اها آهي ته ان جا ماليڪيول ڪمزور طور تي ليٿيم آئنز سان جڙيل آهن.ٻين لفظن ۾، اليڪٽرولائيٽ ماليڪيول آسانيءَ سان ليتيم آئنز کي ڇڏي سگھن ٿا جيئن بيٽري هلندي آهي.هي ڪمزور ماليڪيولر تعامل، محقق اڳئين مطالعي ۾ دريافت ڪيو هو، بيٽري جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪري ٿو ذيلي صفر درجه حرارت تي.ان سان گڏ، dibutyl ether آساني سان گرمي وٺي سگھي ٿو ڇاڪاڻ ته اهو اعلي درجه حرارت تي مائع رهي ٿو (ان ۾ 141 C، يا 286 F) جو ابلندڙ نقطو آهي.
ليتيم سلفر ڪيمسٽري کي مستحڪم ڪرڻ
هن اليڪٽرولائٽ جي خاص ڳالهه اها به آهي ته اها ليٿيم سلفر جي بيٽري سان مطابقت رکي ٿي، جيڪا هڪ قسم جي ريچارجبل بيٽري آهي، جنهن ۾ ليٿيم ڌاتوءَ مان ٺهيل هڪ اينوڊ ۽ سلفر مان ٺهيل ڪيٿوڊ آهي.ليتيم سلفر بيٽريون ايندڙ نسل جي بيٽري ٽيڪنالاجيز جو هڪ لازمي حصو آهن ڇاڪاڻ ته اهي اعلي توانائي جي کثافت ۽ گهٽ قيمتن جو واعدو ڪن ٿيون.اهي اڄ جي ليٿيم آئن بيٽرين جي ڀيٽ ۾ في ڪلوگرام ٻه ڀيرا وڌيڪ توانائي ذخيرو ڪري سگهن ٿا - هي بيٽري پيڪ جي وزن ۾ بغير ڪنهن واڌ جي برقي گاڏين جي حد کي ٻيڻو ڪري سگهي ٿو.ان سان گڏ، سلفر روايتي ليٿيم-آئن بيٽري ڪيٿوڊس ۾ استعمال ٿيل ڪوبالٽ جي ڀيٽ ۾ ذريعا وڌيڪ گھڻائي ۽ گھٽ مسئلو آهي.
پر ليتيم سلفر بيٽرين سان مسئلا آهن.ٻئي ڪيٿوڊ ۽ انوڊ سپر رد عمل وارا آهن.سلفر ڪيٿوڊس ايترو ته رد عمل آهي جو اهي بيٽري جي آپريشن دوران ڳري ويندا آهن.اهو مسئلو تيز گرمي پد تي وڌيڪ خراب ٿئي ٿو.۽ ليٿيم ميٽيل انوڊس سوئي جھڙي اڏاوتن کي ٺاھڻ جو خطرو آھي جنھن کي ڊينڊريٽس سڏيو ويندو آھي جيڪي بيٽري جي حصن کي سوراخ ڪري سگھن ٿا، ان کي شارٽ سرڪٽ جو سبب بڻائيندو آھي.نتيجي طور، ليتيم-سلفر بيٽريون صرف ڏهن چڪرن تائين هلن ٿيون.
"جيڪڏهن توهان هڪ بيٽري چاهيو ٿا اعلي توانائي جي کثافت سان، توهان کي عام طور تي تمام سخت، پيچيده ڪيمسٽري استعمال ڪرڻ جي ضرورت آهي،" چن چيو."هاء توانائي جو مطلب آهي وڌيڪ ردعمل ٿي رهيا آهن، جنهن جو مطلب آهي گهٽ استحڪام، وڌيڪ تباهي.هڪ اعليٰ توانائي واري بيٽري ٺاهڻ جيڪا مستحڪم هجي بذات خود هڪ مشڪل ڪم آهي - ان کي وڏي درجه حرارت جي حد ذريعي ڪرڻ جي ڪوشش اڃا به وڌيڪ مشڪل آهي.
يو سي سين ڊياگو ٽيم پاران تيار ڪيل ڊيبيوٽل ايٿر اليڪٽرولائيٽ انهن مسئلن کي روڪي ٿو، ايتري قدر جو تيز ۽ گهٽ درجه حرارت تي به.انهن بيٽرين کي آزمايو آهي جن ۾ هڪ عام ليٿيم سلفر بيٽري جي ڀيٽ ۾ سائيڪل هلائڻ واري زندگي تمام گهڻي هئي.”اسان جو اليڪٽرولائيٽ مدد ڪري ٿو ٻنهي ڪيٿوڊ سائڊ ۽ انوڊ سائڊ کي بهتر ڪرڻ دوران جڏهن ته اعليٰ چالکائي ۽ انٽرفيشل استحڪام فراهم ڪري ٿي،“ چن چيو.
ٽيم پڻ انجنيئر ڪئي سلفر ڪيٿوڊ کي وڌيڪ مستحڪم بڻائڻ لاءِ ان کي پوليمر ۾ گراف ڪندي.اهو وڌيڪ سلفر کي اليڪٽرولائٽ ۾ ڦهلائڻ کان روڪي ٿو.
ايندڙ قدمن ۾ شامل آهي بيٽري ڪيمسٽري کي اسڪيل ڪرڻ، ان کي بهتر ڪرڻ لاءِ ڪم ڪرڻ لاءِ اڃا به وڌيڪ گرمي پد تي ۽ اڳتي وڌڻ واري چڪر جي زندگي.
ڪاغذ: "درجه حرارت جي لچڪدار ليتيم-سلفر بيٽرين لاءِ سولوينٽ چونڊ معيار."شريڪ ليکڪن ۾ گووروئي ڪيئي، جان هولوبيڪ، منگقيان لي، هانگ پينگ گاو، يجي ين، سيسن يو، هاوڊونگ ليو، ٽوڊ اي پاسڪل ۽ پنگ ليو شامل آهن، سڀ UC سان ڊياگو ۾.
هي ڪم ناسا جي خلائي ٽيڪنالاجي ريسرچ گرانٽس پروگرام (ECF 80NSSC18K1512) کان هڪ ابتدائي ڪيريئر فيڪلٽي گرانٽ، يو سي سين ڊيوگو ميٽيريلز ريسرچ سائنس اينڊ انجنيئرنگ سينٽر (MRSEC، گرانٽ DMR-2011924)، ۽ آفيس جي ذريعي نيشنل سائنس فائونڊيشن پاران سهڪار ڪيو ويو. گاڏين جي ٽيڪنالاجيون يو ايس ڊپارٽمينٽ آف انرجي جي ذريعي ترقي يافته بيٽري مواد ريسرچ پروگرام (بيٽري 500 ڪنسورشيم، معاهدو DE-EE0007764).اهو ڪم جزوي طور تي ڪيو ويو سين ڊيوگو نانو ٽيڪنالاجي انفراسٽرڪچر (SDNI) UC سان ڊياگو ۾، نيشنل نانو ٽيڪنالاجي ڪوآرڊينيٽيڊ انفراسٽرڪچر جو ميمبر، جنهن کي نيشنل سائنس فائونڊيشن (گرانٽ ECCS-1542148) جي مدد حاصل آهي.