एक टीम ने लिथियम-आयन बैटरी (एलआईबी) में सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोकैटलिसिस के लिए एक नई रणनीति विकसित की है, जो इलेक्ट्रोकैटलिसिस को तरल-ठोस और गैस-ठोस इंटरफेस तक सीमित करने वाले प्रतिमान को पार करती है।उनका अध्ययन हैप्रकाशितमेंअमेरिकी रसायन सोसाइटी का जर्नल.
एलआईबी में,एनोड सामग्रीजो सिलिकॉन और फॉस्फोरस जैसे ली आयनों को संग्रहीत करने के लिए मिश्रधातु प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं, पारंपरिक ग्रेफाइट एनोड की तुलना में उनकी उच्च विशिष्ट क्षमता के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।हालाँकि, इन एनोड सामग्रियों में सुस्त लिथियेशन कैनेटीक्स एलआईबी के फास्ट-चार्जिंग प्रदर्शन को सीमित करता है।
इसके अलावा, एनोड सामग्रियों की ली-मिश्र धातु प्रतिक्रिया के दौरान, अभिकारक और उत्पाद ठोस चरणों में होते हैं, जिनमें पारंपरिक इलेक्ट्रोकैटलिसिस के लिए आमतौर पर आवश्यक दो-चरण इंटरफ़ेस का अभाव होता है।इसलिए, ठोस-अवस्था प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रोकैटलिसिस का पता लगाने की तत्काल आवश्यकता है।
इस चुनौती का समाधान करने के लिए, टीम ने ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोड सामग्री में ली-मिश्र धातु प्रतिक्रियाओं को तेज करने के लिए हेटेरोएटम डोपिंग, विशेष रूप से सिलिकॉन के लिए बोरान और फॉस्फोरस के लिए सल्फर को नियोजित किया।सैद्धांतिक गणना और एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सएएस) से पता चला कि एक महत्वपूर्ण हेटेरोएटम डोपिंग एकाग्रता (1 ~ 5 परमाणु%) अत्यधिक प्रदान कर सकती हैसक्रिय साइटेंएनोड सामग्री की मिश्रधातु प्रतिक्रियाओं के लिए, आंतरिक रासायनिक बंधन को तोड़ने को बढ़ावा देना।डोप्ड साइटों पर यह बंधन दरार एनोड सामग्री को लगातार छोटी इकाई कोशिकाओं में विभाजित करने का कारण बनती है, जिससे अधिक प्रतिक्रियाशील साइटें बनती हैं और प्रतिक्रिया गतिशीलता में वृद्धि होती है।
टीम ने लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड (एलसीओ) कैथोड के साथ मिलकर सल्फर-डोप्ड ब्लैक फॉस्फोरस (एस/बीपी) एनोड से युक्त एक अल्ट्राफास्ट-चार्जिंग बैटरी बनाने के लिए इस रणनीति को सफलतापूर्वक लागू किया।बैटरी ने 9 मिनट में अपनी 80% ऊर्जा को रिचार्ज करने का प्रभावशाली प्रदर्शन कियाऊर्जा घनत्व302 Wh किग्रा-1, पहले रिपोर्ट किए गए एलआईबी को पार कर गया।इसके अलावा, यह अल्ट्राफास्ट-चार्जिंग प्रदर्शन 300 से अधिक चक्रों में स्थिर रहा।
यह शोध ठोस-अवस्था प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रोकैटलिसिस को सक्षम बनाता है, जो औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए बड़ी क्षमता का प्रदर्शन करते हुए उच्च-ऊर्जा और तेज़-चार्जिंग बैटरी तकनीक की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतीक है।अध्ययन का नेतृत्व चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) के प्रो. जी हेंगक्सिंग और प्रो. वू जियाओजुन ने कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के प्रो. डुआन जियांगफेंग की टीम के सहयोग से किया था।
अधिक जानकारी:एन झोउ एट अल, हेटेरोएटम-डोपेड मिश्र धातु एनोड में सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोकैटलिसिस अल्ट्राफास्ट चार्ज लिथियम-आयन बैटरियों को सक्षम करता है,अमेरिकी रसायन सोसाइटी का जर्नल(2024)।डीओआई: 10.1021/जेएसी.4सी03680
उद्धरण:नवीन इलेक्ट्रोकैटलिटिक रणनीति अल्ट्राफास्ट-चार्जिंग लिथियम-आयन बैटरी को सक्षम बनाती है (2024, 24 सितंबर)24 सितंबर 2024 को पुनः प्राप्तhttps://techxplore.com/news/2024-09-electrocatalytic-strategy-enables-ultrafast-lithium.html से
यह दस्तावेज कॉपीराइट के अधीन है।निजी अध्ययन या अनुसंधान के उद्देश्य से किसी भी निष्पक्ष व्यवहार के अलावा, नहींलिखित अनुमति के बिना भाग को पुन: प्रस्तुत किया जा सकता है।सामग्री केवल सूचना के प्रयोजनों के लिए प्रदान की गई है।