ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ವೇಗವಾದ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ನೀಡುವ ತಂತ್ರ

ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯವನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಲು ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಇಂಧನ ಸಂಗ್ರಹ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಅತ್ಯಗತ್ಯ.ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಈಗಾಗಲೇ ವೈಯಕ್ತಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಬಲವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಗ್ರಿಡ್-ಮಟ್ಟದ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳಿಗೆ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಗಳಿಗೆ ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತಿವೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವರ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ದರಗಳು ಮತ್ತು ಬಳಸಬಹುದಾದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

ಅಂತಹ ವೇಗವಾಗಿ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಕಾಲ ಬಾಳಿಕೆ ಬರುವ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡಲು, ಬ್ಯಾಟರಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯೊಳಗೆ ಸಂಭವಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.ಪ್ರಸ್ತುತ, ಸಕ್ರಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿರುವಾಗ ಅವುಗಳನ್ನು ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಲು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಸಿಂಕ್ರೊಟ್ರಾನ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ತಂತ್ರಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಷ್ಟಕರ ಮತ್ತು ದುಬಾರಿಯಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ವೇಗವಾಗಿ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಕ್ಷಿಪ್ರ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಸಾಕಷ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ಚಿತ್ರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಕ್ರಿಯ ಕಣಗಳ ಉದ್ದ-ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ-ಸಂಬಂಧಿತ ವೇಗದ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ದರಗಳಲ್ಲಿ ಅಯಾನು ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.

ಕೇಂಬ್ರಿಡ್ಜ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರು ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ ಲ್ಯಾಬ್ ಆಧಾರಿತ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ತಂತ್ರವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಿದ್ದಾರೆ.ಅವರು Nb14W3O44 ನ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಕಣಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಿದರು, ಇದು ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗಿನ ವೇಗವಾಗಿ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್ ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ.ಗೋಚರಿಸುವ ಬೆಳಕನ್ನು ಸಣ್ಣ ಗಾಜಿನ ಕಿಟಕಿಯ ಮೂಲಕ ಬ್ಯಾಟರಿಗೆ ಕಳುಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಸಂಶೋಧಕರು ಸಕ್ರಿಯ ಕಣಗಳೊಳಗೆ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ನೈಜ ಸಮತೋಲನವಲ್ಲದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ವೀಕ್ಷಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.ಇದು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸಕ್ರಿಯ ಕಣಗಳ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುವ ಮುಂಭಾಗದಂತಹ ಲಿಥಿಯಂ-ಸಾಂದ್ರೀಕರಣದ ಇಳಿಜಾರುಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವು ಕೆಲವು ಕಣಗಳು ಮುರಿತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು.ಕಣಗಳ ಮುರಿತವು ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ತುಣುಕುಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಪರ್ಕ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ."ಇಂತಹ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಘಟನೆಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಮೇಲೆ ತೀವ್ರ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಬೀರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಈಗ ಮೊದಲು ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ" ಎಂದು ಕೇಂಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ನ ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಷ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಿಂದ ಸಹ-ಲೇಖಕ ಡಾ ಕ್ರಿಸ್ಟೋಫ್ ಷ್ನೆಡರ್‌ಮನ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ತಂತ್ರದ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಥ್ರೋಪುಟ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಕಣಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟವು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಡಿಲಿಥಿಯೇಶನ್ ಮತ್ತು ಉದ್ದವಾದ ಕಣಗಳಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ಬಿರುಕು ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು."ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಈ ವರ್ಗದ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ಮುರಿತ ಮತ್ತು ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮಂಕಾಗುವಿಕೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ನೇರವಾಗಿ-ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದಾದ ವಿನ್ಯಾಸ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ" ಎಂದು ಕೇಂಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ನ ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಷ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಮತ್ತು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ ಪಿಎಚ್‌ಡಿ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಯಾದ ಮೊದಲ ಲೇಖಕಿ ಆಲಿಸ್ ಮೆರ್ರಿವೆದರ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತಾ, ವಿಧಾನದ ಪ್ರಮುಖ ಅನುಕೂಲಗಳು - ಕ್ಷಿಪ್ರ ಡೇಟಾ ಸ್ವಾಧೀನ, ಏಕ-ಕಣಗಳ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಥ್ರೋಪುಟ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ - ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ವಿಫಲವಾದಾಗ ಏನಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಹೇಗೆ ತಡೆಯುವುದು ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅನ್ವೇಷಣೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.ಯಾವುದೇ ರೀತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ತಂತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು, ಇದು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.