लिथियम आयन बैटरी "छोटी" हो जाती है और माध्यमिक बैटरी के प्रदर्शन में बहुत सुधार होगा
हाल के वर्षों में, मोबाइल फोन और नोटबुक कंप्यूटर जैसे इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद हल्के और पतले होने के लिए विकसित हो रहे हैं। उनमें से, द्वितीयक (रिचार्जेबल) बैटरी की बैटरी जीवन समान या छोटी रहती है, लेकिन बैटरी जीवन में लगातार सुधार होता है। इसके अलावा, नए ऊर्जा वाहनों के युग में, सीमित शरीर के स्थान में बिजली की लंबी सीमा कैसे हो, यह भी एक ऐसी समस्या है जिसे हल करने की आवश्यकता है। लिथियम बैटरी की अगली पीढ़ी को हल्का बनाने के लिए, तियानजिन विश्वविद्यालय की वैज्ञानिक टीम ने "सल्फर टेम्पलेट विधि" विकसित की।
बढ़ती मांग के जवाब में, शोधकर्ता द्वितीयक बैटरी के प्रदर्शन में सुधार पर काम कर रहे हैं। उन्होंने पाया कि नैनो टेक्नोलॉजी बैटरी को "हल्का" और "तेज़" बना सकती है, लेकिन नैनोमटेरियल्स के कम घनत्व के कारण, "छोटा" ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में शोधकर्ताओं के लिए एक कठिन समस्या बन गया है।
हाल ही में, तियानजिन विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ केमिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर यांग क्वानहोंग और उनकी शोध टीम ने एक "सल्फर टेम्पलेट विधि" का प्रस्ताव रखा। उन्होंने अंततः उच्च मात्रा में ऊर्जा घनत्व लिथियम-आयन बैटरी के लिए एनोड सामग्री को डिजाइन करके सक्रिय कणों के ग्राफीन एनकैप्सुलेशन के "दर्जी-निर्मित" को पूरा किया। लिथियम-आयन बैटरी को "छोटा" बनाना संभव बनाएं।
भौतिक गुणों के अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पाया है कि हालांकि लिथियम-आयन बैटरी में पहले से ही उच्च ऊर्जा घनत्व है, टिन और सिलिकॉन जैसे गैर-कार्बन सामग्री से वर्तमान वाणिज्यिक ग्रेफाइट को बदलने और लिथियम-आयन बैटरी के बड़े पैमाने पर ऊर्जा घनत्व में बहुत सुधार करने की उम्मीद है। हालांकि, इन दो सामग्रियों की मात्रा विस्तार समस्या उनके आवेदन और विकास को सीमित करती है।
इसलिए, शोधकर्ताओं ने बेहतर कार्बन नैनोमटेरियल्स से निर्मित कार्बन पिंजरे संरचनाओं का उपयोग करके इस समस्या को हल किया। Graphene इंटरफ़ेस असेंबली के आधार पर, उन्होंने घने झरझरा कार्बन पिंजरों के सटीक अनुकूलन के लिए एक सल्फर-टेम्पलेट तकनीक का आविष्कार किया।
केशिका वाष्पीकरण तकनीकों का उपयोग करके घने ग्राफीन नेटवर्क के निर्माण की प्रक्रिया में, शोधकर्ताओं ने गैर-कार्बन सक्रिय कणों के लिए ग्राफीन-कार्बन कोट के अनुकूलन को पूरा करने के लिए सल्फर को एक प्रवाह योग्य मात्रा टेम्पलेट के रूप में पेश किया। प्रयोग में, उपयोग किए गए सल्फर टेम्पलेट की मात्रा को संशोधित करके, वे तीन-आयामी ग्राफीन-कार्बन पिंजरे की संरचना को ठीक से नियंत्रित कर सकते हैं और गैर-कार्बन सक्रिय कणों की "फिट" कोटिंग प्राप्त कर सकते हैं, जिससे लिथियम इंटरकैलेशन के कारण गैर-कार्बन सक्रिय कणों की भारी मात्रा को प्रभावी ढंग से बफर किया जा सकता है। मात्रा विस्तार यह लिथियम आयन बैटरी के लिए एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में उत्कृष्ट मात्रा प्रदर्शन प्रदर्शित करता है।
इस शोध के माध्यम से, प्रोफेसर यांग क्वानहोंग की शोध टीम ने कार्बन सामग्री के उच्च घनत्व और सरंध्रता की बाधा समस्या को सफलतापूर्वक हल किया, और उच्च घनत्व झरझरा कार्बन सामग्री प्राप्त की।
यह इंगित करने योग्य है कि ग्राफीन असेंबली के आधार पर कार्बन पिंजरे की संरचना के इस "दर्जी-निर्मित" डिजाइन विचार को अगली पीढ़ी की उच्च-ऊर्जा लिथियम-आयन बैटरी और लिथियम-सल्फर बैटरी और लिथियम-एयर बैटरी जैसे इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए एक सामान्यीकृत निर्माण रणनीति तक बढ़ाया जा सकता है। ऊर्जा भंडारण बैटरी को "छोटी मात्रा" और "उच्च क्षमता" प्राप्त करने की उम्मीद है, जो उपयोगकर्ताओं की पोर्टेबिलिटी की जरूरतों को बहुत पूरा करता है।
