नूतनीकरणक्षम ऊर्जा पायाभूत सुविधांच्या स्थापनेसाठी स्वच्छ आणि कार्यक्षम ऊर्जा साठवण तंत्रज्ञान आवश्यक आहे.वैयक्तिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये लिथियम-आयन बॅटरी आधीपासूनच प्रबळ आहेत आणि विश्वसनीय ग्रिड-स्तरीय स्टोरेज आणि इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी आशादायक उमेदवार आहेत.तथापि, त्यांचे चार्जिंग दर आणि वापरण्यायोग्य जीवनकाळ सुधारण्यासाठी पुढील विकास आवश्यक आहे.
अशा जलद-चार्जिंग आणि दीर्घकाळ टिकणाऱ्या बॅटरीच्या विकासास मदत करण्यासाठी, शास्त्रज्ञांना बॅटरीच्या कार्यक्षमतेच्या मर्यादा ओळखण्यासाठी, ऑपरेटिंग बॅटरीमध्ये होणार्‍या प्रक्रिया समजून घेण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.सध्‍या, सक्रिय बॅटरी मटेरिअल काम करत असताना दृश्‍य पाहण्‍यासाठी अत्याधुनिक सिंक्रोट्रॉन क्ष-किरण किंवा इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी तंत्राची आवश्‍यकता असते, जी कठीण आणि महाग असू शकते आणि जलद-चार्जिंग इलेक्ट्रोड मटेरिअलमध्‍ये होणारे जलद बदल कॅप्चर करण्यासाठी बर्‍याचदा त्वरीत प्रतिमा काढता येत नाही.परिणामी, वैयक्तिक सक्रिय कणांच्या लांबी-स्केलवर आणि व्यावसायिक-संबंधित जलद-चार्जिंग दरांवर आयन डायनॅमिक्स मोठ्या प्रमाणावर अनपेक्षित राहतात.
केंब्रिज विद्यापीठातील संशोधकांनी लिथियम-आयन बॅटरीचा अभ्यास करण्यासाठी कमी किमतीच्या प्रयोगशाळेवर आधारित ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी तंत्र विकसित करून या समस्येवर मात केली आहे.त्यांनी Nb14W3O44 च्या वैयक्तिक कणांचे परीक्षण केले, जे आजपर्यंतच्या सर्वात वेगवान चार्जिंग एनोड सामग्रीपैकी एक आहे.दृश्यमान प्रकाश एका छोट्या काचेच्या खिडकीतून बॅटरीमध्ये पाठवला जातो, ज्यामुळे संशोधकांना सक्रिय कणांमधील गतिशील प्रक्रिया प्रत्यक्ष वेळेत, वास्तववादी गैर-समतोल परिस्थितीत पाहण्याची परवानगी मिळते.याने समोरच्या-सदृश लिथियम-सांद्रता ग्रेडियंट्स वैयक्तिक सक्रिय कणांमधून फिरत असल्याचे दिसून आले, परिणामी आंतरिक ताण ज्यामुळे काही कण फ्रॅक्चर झाले.पार्टिकल फ्रॅक्चर ही बॅटरीसाठी एक समस्या आहे, कारण यामुळे तुकड्यांचे विद्युत कनेक्शन खंडित होऊ शकते आणि बॅटरीची साठवण क्षमता कमी होऊ शकते."अशा उत्स्फूर्त घटनांचा बॅटरीवर गंभीर परिणाम होतो, परंतु याआधी रिअल टाइममध्ये कधीही पाहिले जाऊ शकले नाही," असे केंब्रिजच्या कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळेतील सह-लेखक डॉ क्रिस्टोफ श्नेडरमन म्हणतात.
ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपी तंत्राच्या उच्च-थ्रूपुट क्षमतेने संशोधकांना कणांच्या मोठ्या लोकसंख्येचे विश्लेषण करण्यास सक्षम केले, हे उघड केले की कण क्रॅकिंग जास्त प्रमाणात विसर्जन दर आणि जास्त काळ कणांमध्ये अधिक सामान्य आहे.केंब्रिजच्या कॅव्हेंडिश प्रयोगशाळा आणि रसायनशास्त्र विभागातील पीएचडी उमेदवार, प्रथम लेखक अॅलिस मेरीवेदर म्हणतात, "हे निष्कर्ष कण फ्रॅक्चर आणि सामग्रीच्या या वर्गातील क्षमता कमी करण्यासाठी थेट-लागू डिझाइन तत्त्वे प्रदान करतात."
पुढे जाताना, पद्धतीचे मुख्य फायदे — जलद डेटा संपादन, सिंगल-पार्टिकल रिझोल्यूशन आणि उच्च थ्रूपुट क्षमतांसह — बॅटरी अयशस्वी झाल्यावर काय होते आणि ते कसे रोखायचे याचे पुढील अन्वेषण सक्षम करेल.जवळजवळ कोणत्याही प्रकारच्या बॅटरी सामग्रीचा अभ्यास करण्यासाठी हे तंत्र लागू केले जाऊ शकते, ज्यामुळे ते पुढील पिढीच्या बॅटरीच्या विकासातील कोडेचा एक महत्त्वाचा भाग बनते.
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-17-2022