सियोल टेक ने हानिकारक लिथियम जमाव को रोकने के लिए एक नई अल्ट्रा-फास्ट चार्जिंग बैटरी रणनीति विकसित की है।

इलेक्ट्रिक वाहनों और उच्च-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के तीव्र विकास ने अल्ट्रा-फास्ट चार्जिंग लिथियम-आयन बैटरियों की बढ़ती मांग को बढ़ावा दिया है। हालांकि, वर्तमान लिथियम-आयन रिचार्जेबल बैटरियों में फास्ट चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान बिजली की खपत में भारी गिरावट आती है और इससे गंभीर खराबी भी हो सकती है, जिससे सुरक्षा जोखिम बढ़ जाते हैं। इसका मुख्य कारण एनोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस पर विद्युत रासायनिक अस्थिरता है, जो बैटरी की सतह पर हानिकारक धात्विक-लिथियम जमाव और खराब तापीय स्थिरता को बढ़ावा देती है।
हाल के वर्षों में, उच्च वोल्टेज एनोड सामग्री लिथियम के अत्यधिक जमाव और अस्थिर ठोस-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस (एसईआई) परतों के निर्माण को रोकने के लिए अत्यधिक आशाजनक विकल्प के रूप में उभरी हैं। इन खूबियों के बावजूद, अत्याधुनिक सामग्री अभी भी असंतोषजनक आयनिक चालकता और तापीय स्थिरता से सीमित हैं, जो बिजली उत्पादन और दीर्घकालिक विश्वसनीयता को कमजोर करती हैं।

विदेशी मीडिया रिपोर्टों के अनुसार, इन समस्याओं को हल करने के लिए, सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी में एसोसिएट प्रोफेसर डोंगवूक हान के नेतृत्व में एक शोध दल ने NASICON-प्रकार की संरचना वाला एक ऑफ-स्टोइकियोमेट्रिक (OS) लिथियम टाइटेनियम फॉस्फेट एनोड पदार्थ विकसित किया है। यह पदार्थ अपनी असाधारण संरचनात्मक और ऊष्मीय स्थिरता के लिए प्रसिद्ध है। यह डिज़ाइन सक्रिय पदार्थ के कणों की सतह के नीचे स्वतः होने वाले चरण परिवर्तन को प्रेरित कर सकता है, जिससे गतिज अवरोधों को दूर किया जा सके और स्थिर तीव्र चार्जिंग प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके।
संबंधित शोध निष्कर्ष एडवांस्ड फंक्शनल मैटेरियल्स नामक पत्रिका में प्रकाशित किए गए हैं।

त्वरित आयन परिवहन के लिए सतह मॉड्यूलेशन

लिथियम टाइटेनियम फॉस्फेट (LTP) में सोडियम-सुपर-आयनिक-कंडक्टर (NASICON) प्रकार की संरचना होती है, जो उत्कृष्ट संरचनात्मक और ऊष्मीय स्थिरता के साथ-साथ तीव्र लिथियम-आयन प्रसार चैनलों का दावा करती है। इसकी पूर्ण क्षमता का दोहन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक ऑफ-स्टोइकियोमेट्रिक डिज़ाइन रणनीति अपनाई और जानबूझकर फॉस्फोरस (P) और टाइटेनियम (Ti) के अनुपात को बढ़ाया। इस प्रकार की टाइटेनियम-कम संरचना LTP कणों की सतह के निकट टाइटेनियम फॉस्फेट (TPO) डोमेन उत्पन्न करती है।
ये टीपीओ-समृद्ध क्षेत्र उच्च-दक्षता वाले गतिज चैनलों के रूप में कार्य करते हैं, जिससे एनोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस के पार लिथियम-आयन परिवहन के लिए ऊर्जा अवरोध कम हो जाता है और कण सतहों के निकट तीव्र आयन-स्थानांतरण मार्ग बनते हैं। इसके अलावा, टीपीओ संरचना के भीतर अत्यधिक लचीले पी-ओ-पी बॉन्ड तीव्र चार्जिंग चक्रों के दौरान आयतन में होने वाले परिवर्तन के अनुकूल होने के लिए संरचनात्मक लचीलापन प्रदान करते हैं और NASICON-प्रकार की संरचना को अपरिवर्तनीय क्षति से बचाते हैं।

तेज़ चार्जिंग परिस्थितियों में भी दमदार प्रदर्शन

तदनुसार, दर-क्षमता परीक्षणों में, जो तीव्र-चार्जिंग क्षमता का मूल्यांकन करने वाला महत्वपूर्ण संकेतक है, ओएस-एलटीपी-कार्बन (ओएस-एलटीपी/सी) मिश्रित एनोड ने 10 डिग्री सेल्सियस चार्जिंग दर के तहत अपनी प्रारंभिक क्षमता का उल्लेखनीय 86% बरकरार रखा, जबकि मूल एलटीपी/सी मिश्रित एनोड की क्षमता में भारी गिरावट आई।
यह सामग्री 250 से अधिक चक्रों के बाद भी उत्कृष्ट साइक्लिंग स्थिरता प्रदान करती है। पूर्ण-सेल विन्यास भी इसी तरह का शानदार दर प्रदर्शन और उच्च-वोल्टेज कैथोड के साथ व्यापक अनुकूलता दर्शाते हैं।

सुरक्षित बैटरियों की दिशा में एक व्यापक मार्ग

हान ने बताया, “हमारी विधि तेजी से चार्ज होने वाली बैटरी के डिजाइन के लिए एक बिल्कुल नया प्रतिमान तैयार करती है, और इसे भविष्य की कई ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में व्यापक रूप से लागू किया जा सकता है, जिसमें ऑल-सॉलिड-स्टेट बैटरी भी शामिल हैं। यह डिजाइन रणनीति चार्जिंग समय को कम करके, सुरक्षा में सुधार करके और नवीकरणीय ऊर्जा पावर ग्रिड को समर्थन प्रदान करके इलेक्ट्रिक वाहनों को अधिक व्यावहारिक बना सकती है।”
निष्कर्षतः, यह ऑफ-स्टोइकियोमेट्रिक डिजाइन रणनीति रिचार्जेबल बैटरियों के सामने आने वाली मुख्य बाधाओं में से एक का समाधान करती है और व्यावसायिक रूप से तैयार अल्ट्रा-फास्ट-चार्जिंग ऊर्जा-भंडारण प्रौद्योगिकी के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण प्रदान करती है।