अक्षय ऊर्जा अवसंरचना की स्थापना के लिए स्वच्छ और कुशल ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियां आवश्यक हैं।व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में लिथियम-आयन बैटरी पहले से ही प्रमुख हैं, और विश्वसनीय ग्रिड-स्तरीय भंडारण और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए आशाजनक उम्मीदवार हैं।हालांकि, उनकी चार्जिंग दरों और प्रयोग करने योग्य जीवनकाल में सुधार के लिए और विकास की आवश्यकता है।
ऐसी तेज-चार्जिंग और लंबे समय तक चलने वाली बैटरी के विकास में सहायता के लिए, वैज्ञानिकों को बैटरी के प्रदर्शन की सीमाओं की पहचान करने के लिए एक ऑपरेटिंग बैटरी के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं को समझने में सक्षम होना चाहिए।वर्तमान में, सक्रिय बैटरी सामग्री को काम करने के लिए देखने के लिए परिष्कृत सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे या इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी तकनीकों की आवश्यकता होती है, जो कठिन और महंगी हो सकती है, और अक्सर तेजी से चार्ज करने वाले इलेक्ट्रोड सामग्री में होने वाले तीव्र परिवर्तनों को पकड़ने के लिए पर्याप्त रूप से छवि नहीं बना सकती है।नतीजतन, व्यक्तिगत सक्रिय कणों की लंबाई-पैमाने पर और व्यावसायिक रूप से प्रासंगिक फास्ट-चार्जिंग दरों पर आयन की गतिशीलता काफी हद तक अस्पष्टीकृत रहती है।
कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने लिथियम-आयन बैटरी का अध्ययन करने के लिए कम लागत वाली प्रयोगशाला-आधारित ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी तकनीक विकसित करके इस समस्या को दूर किया है।उन्होंने Nb14W3O44 के अलग-अलग कणों की जांच की, जो अब तक की सबसे तेज चार्जिंग एनोड सामग्री में से एक है।दृश्यमान प्रकाश को एक छोटी कांच की खिड़की के माध्यम से बैटरी में भेजा जाता है, जिससे शोधकर्ता वास्तविक समय में, वास्तविक गैर-संतुलन स्थितियों के तहत सक्रिय कणों के भीतर गतिशील प्रक्रिया को देख सकते हैं।इसने व्यक्तिगत सक्रिय कणों के माध्यम से आगे बढ़ने वाले लिथियम-सांद्रता ग्रेडियेंट को प्रकट किया, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक तनाव हुआ जिससे कुछ कण फ्रैक्चर हो गए।पार्टिकल फ्रैक्चर बैटरी के लिए एक समस्या है, क्योंकि इससे टुकड़ों का विद्युत वियोग हो सकता है, जिससे बैटरी की भंडारण क्षमता कम हो सकती है।कैम्ब्रिज के कैवेंडिश लेबोरेटरी के सह-लेखक डॉ क्रिस्टोफ श्नेडरमैन कहते हैं, "इस तरह की सहज घटनाओं का बैटरी पर गंभीर प्रभाव पड़ता है, लेकिन अब से पहले इसे वास्तविक समय में कभी नहीं देखा जा सकता है।"
ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी तकनीक की उच्च-थ्रूपुट क्षमताओं ने शोधकर्ताओं को कणों की एक बड़ी आबादी का विश्लेषण करने में सक्षम बनाया, जिससे पता चलता है कि कण क्रैकिंग अधिक आम है, जो कि उच्च दर और लंबे कणों में है।कैम्ब्रिज के कैवेंडिश प्रयोगशाला और रसायन विज्ञान विभाग में पीएचडी उम्मीदवार, पहले लेखक एलिस मेरीवेदर कहते हैं, "ये निष्कर्ष सामग्री के इस वर्ग में कण फ्रैक्चर और क्षमता फीका को कम करने के लिए सीधे-लागू डिजाइन सिद्धांत प्रदान करते हैं।"
आगे बढ़ते हुए, कार्यप्रणाली के प्रमुख लाभ - जिसमें तेजी से डेटा अधिग्रहण, एकल-कण संकल्प, और उच्च थ्रूपुट क्षमताएं शामिल हैं - बैटरी के विफल होने और इसे रोकने के तरीके के बारे में आगे की खोज को सक्षम करेगा।तकनीक को लगभग किसी भी प्रकार की बैटरी सामग्री का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है, जिससे यह अगली पीढ़ी की बैटरी के विकास में पहेली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन जाता है।
पोस्ट करने का समय: सितंबर-17-2022