नवीकरणीय ऊर्जा बुनियादी ढांचे की स्थापना के लिए स्वच्छ और कुशल ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियां आवश्यक हैं।लिथियम-आयन बैटरियां पहले से ही व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रमुख हैं, और विश्वसनीय ग्रिड-स्तरीय भंडारण और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए आशाजनक उम्मीदवार हैं।हालाँकि, उनकी चार्जिंग दरों और उपयोग योग्य जीवनकाल में सुधार के लिए और विकास की आवश्यकता है।
ऐसी तेज़-चार्जिंग और लंबे समय तक चलने वाली बैटरियों के विकास में सहायता के लिए, वैज्ञानिकों को बैटरी के प्रदर्शन की सीमाओं की पहचान करने के लिए, ऑपरेटिंग बैटरी के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं को समझने में सक्षम होने की आवश्यकता है।वर्तमान में, सक्रिय बैटरी सामग्रियों को काम करते समय 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 होने वाले इलेक्ट्रोड सामग्रियों में होने वाले तीव्र परिवर्तनों को पकड़ने के लिए पर्याप्त रूप से छवि नहीं बनाई जा सकती है।परिणामस्वरूप, व्यक्तिगत सक्रिय कणों की लंबाई के पैमाने पर और व्यावसायिक रूप से प्रासंगिक फास्ट-चार्जिंग दरों पर आयन गतिशीलता काफी हद तक अज्ञात 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 पर काबू पा लिया है।उन्होंने Nb14W3O44 के व्यक्तिगत कणों की जांच की, जो अब तक की सबसे तेज़ चार्जिंग एनोड सामग्रियों में से एक है।दृश्यमान प्रकाश को एक छोटी कांच की खिड़की के माध्यम से बैटरी में भेजा जाता है, जिससे शोधकर्ताओं को वास्तविक समय में, यथार्थवादी गैर-संतुलन स्थितियों के तहत सक्रिय कणों के भीतर गतिशील प्रक्रिया को देखने की अनुमति मिलती है।इससे व्यक्तिगत सक्रिय कणों के माध्यम से आगे बढ़ने वाले सामने की तरह लिथियम-सांद्रण ग्रेडिएंट्स का पता चला, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक तनाव हुआ जिससे कुछ कण टूट गए।पार्टिकल फ्रैक्चर बैटरियों के लिए एक समस्या है, क्योंकि इससे टुकड़ों का विद्युत वियोग हो सकता है, जिससे बैटरी की भंडारण क्षमता कम हो सकती है।कैंब्रिज की कैवेंडिश प्रयोगशाला के सह-लेखक डॉ. क्रिस्टोफ़ श्नेडरमैन कहते हैं, "ऐसी सहज घटनाओं का बैटरी पर गंभीर प्रभाव पड़ता है, लेकिन अब से पहले इन्हें वास्तविक समय में कभी नहीं देखा जा सका।"
ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी तकनीक की उच्च-थ्रूपुट क्षमताओं ने शोधकर्ताओं को कणों की एक बड़ी आबादी का विश्लेषण करने में सक्षम बनाया, जिससे पता चला कि उच्च दर के डेलिथिएशन और लंबे कणों के साथ कण क्रैकिंग अधिक आम 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 में कमी 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 रिज़ॉल्यूशन और उच्च थ्रूपुट क्षमताएं शामिल हैं - बैटरी विफल होने पर क्या होता है और इसे कैसे रोका जाए, इसकी और खोज करने में सक्षम होंगे।इस 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 जाएगा।
पोस्ट करने का समय: सितम्बर-17-2022