क्या लिथियम-आयन बैटरियों में इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में लिक्विड क्रिस्टल से स्थिर लिथियम-मेटल सेल बनाना संभव हो जाएगा?

कार्नेगी मेलन यूनिवर्सिटी द्वारा एक दिलचस्प अध्ययन। वैज्ञानिकों ने अपनी ऊर्जा घनत्व, स्थिरता और चार्जिंग क्षमता बढ़ाने के लिए लिथियम-आयन कोशिकाओं में तरल क्रिस्टल का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है। काम अभी तक आगे नहीं बढ़ा है, इसलिए हम उनके पूरा होने के लिए कम से कम पांच साल इंतजार करेंगे - यदि संभव हो तो।

लिक्विड क्रिस्टल ने डिस्प्ले में क्रांति ला दी है, अब वे बैटरियों की मदद कर सकते हैं

लेख-सूची

• लिक्विड क्रिस्टल ने डिस्प्ले में क्रांति ला दी है, अब वे बैटरियों की मदद कर सकते हैं
  • तरल-ठोस इलेक्ट्रोलाइट प्राप्त करने की एक तरकीब के रूप में लिक्विड क्रिस्टल

संक्षेप में, लिथियम-आयन सेल निर्माता वर्तमान में सेल के प्रदर्शन को बनाए रखने या सुधारने के साथ-साथ कोशिकाओं की ऊर्जा घनत्व को बढ़ाने का प्रयास कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, उच्च चार्जिंग क्षमता पर बेहतर स्थिरता। इसका उद्देश्य बैटरियों को हल्का, सुरक्षित बनाना और तेजी से रिचार्ज करना है। कुछ-कुछ तेज़-सस्ते-अच्छा के त्रिकोण जैसा।

कोशिकाओं की विशिष्ट ऊर्जा (1,5-3 गुना) को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के तरीकों में से एक लिथियम धातु (ली-मेटल) से बने एनोड का उपयोग है।. पहले की तरह कार्बन या सिलिकॉन से नहीं, बल्कि लिथियम से, एक ऐसा तत्व जो सीधे तौर पर तत्व की क्षमता के लिए जिम्मेदार है। समस्या यह है कि यह व्यवस्था तेजी से लिथियम डेन्ड्राइट, धातु उभार विकसित करती है जो अंततः दो इलेक्ट्रोडों को जोड़ती है, जिससे उन्हें नुकसान पहुंचता है।

तरल-ठोस इलेक्ट्रोलाइट प्राप्त करने की एक तरकीब के रूप में लिक्विड क्रिस्टल

लिथियम आयनों के प्रवाह की अनुमति देने वाले बाहरी आवरण बनाने के लिए विभिन्न सामग्रियों में एनोड्स को पैकेज करने के लिए काम चल रहा है, लेकिन ठोस संरचनाओं को बढ़ने नहीं देता है। समस्या का एक संभावित समाधान एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग भी है - एक दीवार जिसके माध्यम से डेन्ड्राइट्स प्रवेश नहीं कर सकते।

कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक अलग दृष्टिकोण अपनाया: वे सिद्ध तरल इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ रहना चाहते हैं लेकिन लिक्विड क्रिस्टल पर आधारित हैं. लिक्विड क्रिस्टल ऐसी संरचनाएं हैं जो तरल और क्रिस्टल के बीच में होती हैं, यानी एक व्यवस्थित संरचना वाले ठोस। लिक्विड क्रिस्टल तरल होते हैं, लेकिन उनके अणु अत्यधिक क्रमबद्ध होते हैं (स्रोत)।

आणविक स्तर पर, लिक्विड क्रिस्टल इलेक्ट्रोलाइट की संरचना केवल एक क्रिस्टलीय संरचना होती है और इस प्रकार डेंड्राइट के विकास को रोकती है। हालाँकि, हम अभी भी एक तरल से निपट रहे हैं, यानी एक चरण जो आयनों को इलेक्ट्रोड के बीच प्रवाहित करने की अनुमति देता है। डेंड्राइटिक विकास अवरुद्ध है, भार प्रवाहित होना चाहिए।

अध्ययन में इसका उल्लेख नहीं है, लेकिन लिक्विड क्रिस्टल की एक और महत्वपूर्ण विशेषता है: उन पर वोल्टेज लागू करने के बाद, वे खुद को एक निश्चित क्रम में व्यवस्थित कर सकते हैं (जैसा कि आप देख सकते हैं, उदाहरण के लिए, इन शब्दों और काले अक्षरों के बीच की सीमा को देखकर) एक हल्की पृष्ठभूमि)। तो ऐसा हो सकता है कि जब सेल चार्ज होना शुरू हो जाए, तो लिक्विड क्रिस्टल अणु एक अलग कोण पर होंगे और इलेक्ट्रोड से डेंड्राइटिक जमा को "स्क्रैप" करेंगे।

दृश्यमान रूप से, यह फ्लैप के बंद होने जैसा होगा, मान लीजिए, एक वेंट में।

स्थिति का दूसरा पक्ष यह है कार्नेगी मेलॉन यूनिवर्सिटी ने हाल ही में नए इलेक्ट्रोलाइट्स पर शोध शुरू किया है. यह पहले से ही ज्ञात है कि उनकी स्थिरता पारंपरिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्स की तुलना में कम है। कोशिका का क्षरण तेजी से होता है, और यह वह दिशा नहीं है जिसमें हमारी रुचि है। हालाँकि, यह संभव है कि समय के साथ समस्या हल हो जाएगी। इसके अलावा, हम दशक की दूसरी छमाही से पहले ठोस-अवस्था वाले यौगिकों के प्रकट होने की उम्मीद नहीं करते हैं:

> एलजी केम ठोस अवस्था कोशिकाओं में सल्फाइड का उपयोग करता है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट व्यावसायीकरण 2028 से पहले नहीं

परिचयात्मक फोटो: लिथियम डेन्ड्राइट सूक्ष्म लिथियम-आयन सेल के इलेक्ट्रोड पर बनते हैं। शीर्ष पर बड़ा काला चित्र दूसरा इलेक्ट्रोड है। लिथियम परमाणुओं का प्रारंभिक "बुलबुला" किसी बिंदु पर गोली मारता है, जो "मूंछ" बनाता है जो उभरते हुए डेन्ड्राइट (सी) पीएनएनएल अनप्लग्ड / यूट्यूब का आधार है:

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