लिथियम धातु बैटरियों के लिए एक नया इलेक्ट्रोलाइट डिज़ाइन इलेक्ट्रिक वाहनों की रेंज को काफी बढ़ा सकता है।ईटीएच ज्यूरिख के शोधकर्ताओं ने इन बैटरियों को स्थिर करने के लिए आवश्यक पर्यावरणीय रूप से हानिकारक फ्लोरीन की मात्रा को मौलिक रूप से कम कर दिया है।

अगली पीढ़ी की उच्च-ऊर्जा बैटरियों के लिए लिथियम धातु बैटरियां सबसे आशाजनक उम्मीदवारों में से हैं।वे प्रति इकाई आयतन की तुलना में कम से कम दोगुनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैंलिथियम आयन बैटरीजो आज व्यापक रूप से उपयोग में हैं।उदाहरण के लिए, इसका मतलब यह होगा कि एक इलेक्ट्रिक कार एक बार चार्ज करने पर दोगुनी दूरी तय कर सकती है, या स्मार्टफोन को इतनी बार रिचार्ज नहीं करना पड़ेगा।

वर्तमान समय में, इसमें अभी भी एक महत्वपूर्ण कमी हैलिथियम धातु बैटरी: दतरल इलेक्ट्रोलाइटइसमें महत्वपूर्ण मात्रा में फ़्लोरिनेटेड सॉल्वैंट्स और फ़्लोरिनेटेड लवण शामिल करने की आवश्यकता होती है, जो इसके पर्यावरणीय पदचिह्न को बढ़ाता है।

बिना जोड़ केएक अधातु तत्त्वहालाँकि, लिथियम धातु बैटरियाँ अस्थिर होंगी, वे बहुत कम चार्जिंग चक्रों के बाद काम करना बंद कर देंगी और शॉर्ट सर्किट के साथ-साथ ओवरहीटिंग और प्रज्वलित होने का खतरा होगा।

ईटीएच ज्यूरिख में इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी सिस्टम के प्रोफेसर मारिया लुकात्सकाया के नेतृत्व में एक शोध समूह ने अब एक नई विधि विकसित की है जो लिथियम धातु बैटरियों में आवश्यक फ्लोरीन की मात्रा को नाटकीय रूप से कम कर देती है, जिससे उन्हें अधिक पर्यावरण के अनुकूल और अधिक स्थिर होने के साथ-साथ लागत भी मिलती है-असरदार।

काम हैप्रकाशितजर्नल मेंऊर्जा एवं पर्यावरण विज्ञान.पेटेंट के लिए आवेदन किया गया है.

एक स्थिर सुरक्षात्मक परत बैटरी की सुरक्षा और दक्षता बढ़ाती है

इलेक्ट्रोलाइट से फ्लोरिनेटेड यौगिक नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर धातु लिथियम के चारों ओर एक सुरक्षात्मक परत बनाने में मदद करते हैं।बैटरी.

लुकात्सकाया बताती हैं, "इस सुरक्षात्मक परत की तुलना दांत के इनेमल से की जा सकती है।""यह धात्विक लिथियम को इलेक्ट्रोलाइट घटकों के साथ निरंतर प्रतिक्रिया से बचाता है।"

इसके बिना, साइकिल चलाने के दौरान इलेक्ट्रोलाइट जल्दी खत्म हो जाएगा, सेल विफल हो जाएगा, और एक स्थिर परत की कमी के परिणामस्वरूप रिचार्जिंग प्रक्रिया के दौरान एक अनुरूप फ्लैट के बजाय लिथियम धातु मूंछें - 'डेंड्राइट्स' - का निर्माण होगा।परत।

क्या ये डेंड्राइट सकारात्मक इलेक्ट्रोड को छूते हैं, इससे शॉर्ट सर्किट हो जाएगा और बैटरी इतनी गर्म हो जाएगी कि उसमें आग लग जाएगी।इसलिए इस सुरक्षात्मक परत के गुणों को नियंत्रित करने की क्षमता बैटरी के प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण है।एक स्थिर सुरक्षात्मक परत बैटरी की दक्षता, सुरक्षा और सेवा जीवन को बढ़ाती है।

फ्लोरीन सामग्री को न्यूनतम करना

डॉक्टरेट छात्र नाथन होंग कहते हैं, "सवाल यह था कि सुरक्षात्मक परत की स्थिरता से समझौता किए बिना अतिरिक्त फ्लोरीन की मात्रा को कैसे कम किया जाए।"वांछित प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए समूह की नई विधि इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उपयोग करती है।यहां, विद्युत आवेशित फ्लोरीनयुक्त अणु फ्लोरीन को ले जाने के लिए एक वाहन के रूप में काम करते हैंसुरक्षात्मक परत.इसका मतलब यह है कि तरल इलेक्ट्रोलाइट में फ्लोरीन के वजन के अनुसार केवल 0.1% की आवश्यकता होती है, जो पिछले अध्ययनों की तुलना में कम से कम 20 गुना कम है।अनुकूलित विधि बैटरियों को अधिक हरित बनाती है

सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक सही अणु को ढूंढना था जिससे फ्लोरीन को जोड़ा जा सके और लिथियम धातु तक पहुंचने के बाद वह सही परिस्थितियों में फिर से विघटित हो सके।

जैसा कि समूह ने बताया है, इस पद्धति का एक प्रमुख लाभ यह है कि इसे बिना उत्पन्न किए मौजूदा बैटरी उत्पादन प्रक्रिया में सहजता से एकीकृत किया जा सकता है

अतिरिक्त लागत

उत्पादन सेटअप बदलने के लिए.लैब में इस्तेमाल की गई बैटरियां एक सिक्के के आकार की थीं।अगले चरण में, शोधकर्ता विधि की स्केलेबिलिटी का परीक्षण करने और इसे स्मार्टफोन में उपयोग की जाने वाली थैली कोशिकाओं पर लागू करने की योजना बना रहे हैं।

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