जैसे-जैसे दुनिया भर के कई देशों में इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहनों का उपयोग बढ़ रहा है, सुरक्षित और बेहतर प्रदर्शन करने वाली बैटरी प्रौद्योगिकियों का विकास तेजी से महत्वपूर्ण हो गया है।विशेष रूप से, इंजीनियर बैटरियों की सुरक्षा और ऊर्जा क्षमता बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं, साथ ही उनकी स्केलेबिलिटी सुनिश्चित करने और समय के साथ उनके क्षरण को धीमा करने की भी कोशिश कर रहे हैं।
बैटरी प्रौद्योगिकियां जो इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग की मांगों का समर्थन कर सकती हैं, उनमें मैग्नीशियम (एमजी) और कैल्शियम (सीए) जैसी कम कटौती क्षमता वाली एनोड सामग्री पर आधारित रिचार्जेबल मल्टीवैलेंट धातु बैटरी (यानी, मल्टीवैलेंट आयनों को नियोजित करने वाली बैटरी) शामिल हैं।यदि एनोड, कैथोड और के सही संयोजन का उपयोग करके विकसित किया जाए तो ये बैटरियां उच्च ऊर्जा घनत्व प्रदर्शित कर सकती हैंइलेक्ट्रोलाइट्स.
हाल के वर्षों में, अध्ययनों ने इन बैटरियों के लिए विभिन्न लागत प्रभावी एनोड सामग्रियों की पहचान की है।दूसरी ओर, प्रस्तावित इलेक्ट्रोलाइट्स में से कई को या तो स्रोत बनाना मुश्किल है या परिष्कृत संश्लेषण प्रक्रियाओं पर निर्भर हैं, जिससे उन्हें बड़े पैमाने पर बनाना मुश्किल हो जाता है।
झेजियांग यूनिवर्सिटी, जेडजेयू-हांग्जो ग्लोबल साइंटिफिक एंड टेक्नोलॉजिकल इनोवेशन सेंटर और डालियान यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने हाल ही में मल्टीवैलेंट मेटल बैटरियों के लिए उच्च प्रदर्शन और स्केलेबल इलेक्ट्रोलाइट्स का एहसास करने के लिए एक नई, सार्वभौमिक विधि पेश की है।उनकी प्रस्तावित रणनीति, एक में उल्लिखित हैकागज़मेंप्रकृति ऊर्जा, प्रतिवर्ती और अधिक किफायती इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम तैयार करने में मदद कर सकता है, जो अगली पीढ़ी के लिए मूल्यवान साबित हो सकता हैबैटरी प्रौद्योगिकियाँ.
सियुंग ली, जियाहुई झांग और उनके सहयोगियों ने अपने पेपर में लिखा है, "उच्च-ऊर्जा-घनत्व बहुसंयोजी धातु बैटरियों के लिए उच्च-प्रदर्शन, लागत-कुशल इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम की मांग की जाती है।"
"हालांकि, महंगी अग्रदूत और जटिल संश्लेषण प्रक्रिया कैथोड इलेक्ट्रोड/इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस और सॉल्वेशन संरचनाओं की खोज में बाधा डालती है। हमने जिंक ऑर्गेनोबोरेट सॉल्वेशन संरचना से प्राप्त कम लागत, उच्च-प्रतिवर्तीता मैग्नीशियम और कैल्शियम इलेक्ट्रोलाइट्स तैयार करने के लिए एक सार्वभौमिक कटियन प्रतिस्थापन विधि विकसित की है।"
इस शोध दल द्वारा शुरू की गई विधि विभिन्न चरणों तक फैली हुई है।सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने एक किफायती और आसानी से प्राप्य Zn(BH) के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया को प्रेरित किया4)2विभिन्न फ्लोरोअल्कोहल के साथ अग्रदूत, विभिन्न शाखित श्रृंखलाओं के साथ लक्ष्य आयनों का निर्माण करते हैं।
इसके बाद, इन आयन सॉल्वेट्स ने लक्ष्य सॉल्वेशन संरचनाओं का निर्माण करने के लिए उच्च धातु गतिविधि के साथ कम लागत वाली धातु फ़ॉइल के साथ प्रतिक्रिया की।सॉल्वैंट्स के निरंतर अपघटन को दबाने और स्थिर बैटरी चक्रण को बनाए रखने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो प्रकार के सीए सॉल्वेट्स के आधार पर एक निष्क्रियता परत के गठन का प्रस्ताव रखा।
शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में बताया, "पूर्ववर्ती श्रृंखला की लंबाई और एफ-प्रतिस्थापन डिग्री को तर्कसंगत रूप से समायोजित करके, हम प्राथमिक सॉल्वेशन शेल में आयनों की भागीदारी को ठीक कर सकते हैं।""एक पूरी तरह से अलग एमजी ऑर्गेनोबोरेट इलेक्ट्रोलाइट उच्च वर्तमान सहनशक्ति और उन्नत इलेक्ट्रोकेमिकल कैनेटीक्स को सक्षम बनाता है, जबकि मजबूत समन्वय/बीâएच समावेशन के साथ सीए ऑर्गेनोबोरेट इलेक्ट्रोलाइट उच्च कूलम्बिक दक्षता के साथ एक स्थिर ठोस-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस प्रदान करता है।"
शोधकर्ताओं ने अब तक 53.4âWhâkg बनाने के लिए अपनी पद्धति का उपयोग किया हैâ1Mg/S पर आधारित हाई-लोडिंग बैटरी प्रोटोटाइप, जिसमें 30âμm Mg एनोड, कम इलेक्ट्रोलाइट/सल्फर अनुपात (E/Sâ=â5.58âμlâmg शामिल था)â1) और एक संशोधित विभाजक/इंटरलेयर।प्रारंभिक परीक्षणों में, बैटरी प्रोटोटाइप ने आशाजनक परिणाम प्राप्त किए, जिससे बहुसंयोजी धातु बैटरियों के लिए अनुकूल और कम लागत वाले इलेक्ट्रोलाइट्स बनाने के इस दृष्टिकोण के वादे पर प्रकाश डाला गया।
भविष्य में, इस पेपर में पेश की गई विधि विभिन्न प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोलाइट प्रणालियों के निर्माण का मार्ग प्रशस्त कर सकती है जो अधिक किफायती सामग्रियों और सरल प्रसंस्करण रणनीतियों पर निर्भर करती हैं।इन इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग स्केलेबल और सुरक्षित मल्टीवैलेंट बनाने के लिए किया जा सकता हैधातुउच्च ऊर्जा घनत्व वाली बैटरियाँ।
अधिक जानकारी:सियुआन ली एट अल, कटियन प्रतिस्थापन विधि बहुसंयोजी धातु बैटरियों के लिए उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रोलाइट्स को सक्षम बनाती है,प्रकृति ऊर्जा(2024)।डीओआई: 10.1038/एस41560-023-01439-डब्ल्यू
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उद्धरण:बहुसंयोजक धातु बैटरियों के लिए अत्यधिक प्रीफॉर्मिंग इलेक्ट्रोलाइट्स का एहसास करने के लिए एक धनायन प्रतिस्थापन विधि (2024, जनवरी 21)21 जनवरी 2024 को पुनः प्राप्तhttps://techxplore.com/news/2024-01-cation-method-highly-preforming-electrolytes.html से
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