सभी मौसमों के लिए एक इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी

• रासायनिक घोल में बदलाव से फायदा मिला

• प्रयोगशाला परीक्षण में तकनीक सफल रही

• नई तकनीक का पेटेंट कराया जा रहा है

राष्ट्रीय खबर

रांचीः हम सभी पहले से ही यह जानते हैं कि लिथियम-आयन बैटरी के लिए नया इलेक्ट्रोलाइट ठंडे क्षेत्रों और मौसमों में अच्छा प्रदर्शन करता है। दरअसल बिजली से चलने वाले वाहनों के मामले में मौसम की भी प्रमुख भूमिका होती है। गर्मी और अत्यधिक ठंड के दौरान इन बैटरियों की कार्यकुशलता प्रभावित होती है।

इलेक्ट्रिक वाहनों के कई मालिक इस बात को लेकर चिंतित रहते हैं कि अत्यधिक ठंड के मौसम में उनकी बैटरी कितनी प्रभावी होगी। अब एक नई बैटरी केमिस्ट्री ने उस समस्या को हल कर दिया होगा। वर्तमान लिथियम-आयन बैटरी में, मुख्य समस्या तरल इलेक्ट्रोलाइट में है।

यह प्रमुख बैटरी घटक बैटरी के दो इलेक्ट्रोड के बीच आयन नामक चार्ज-ले जाने वाले कणों को स्थानांतरित करता है, जिससे बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज हो जाती है। लेकिन शून्य से नीचे के तापमान पर तरल जमने लगता है। यह स्थिति ठंडे क्षेत्रों और मौसमों में इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करने की प्रभावशीलता को गंभीर रूप से सीमित कर देती है।

उस समस्या का समाधान करने के लिए, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) के आर्गनोन और लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं के वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक फ्लोरीन युक्त इलेक्ट्रोलाइट विकसित किया जो शून्य से नीचे के तापमान में भी अच्छा प्रदर्शन करता है।

आर्गनोन के एक वरिष्ठ रसायनज्ञ और समूह झेंगचेंग जॉन झांग ने कहा, हमारी टीम को न केवल एक एंटीफ्ऱीज़ इलेक्ट्रोलाइट मिला है, जिसका चार्जिंग प्रदर्शन माइनस 4 डिग्री फ़ारेनहाइट पर कम नहीं होता है, बल्कि हमने परमाणु स्तर पर भी खोजा है, जो इसे इतना प्रभावी बनाता है।

वह इस प्रयोगशाला में रासायनिक विज्ञान और इंजीनियरिंग प्रभाग में प्रमुख हैं। उनके मुताबिक यह कम तापमान वाला इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रिक वाहनों में बैटरी के साथ-साथ इलेक्ट्रिक ग्रिड और कंप्यूटर और फोन जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ऊर्जा भंडारण में काम करने का वादा दिखाता है। यह शोध उन्नत ऊर्जा सामग्री में दिखाई देता है। जॉन झांग के अलावा, लेखक डोंग-जू यू, कियान लियू और मिंक्यु किम हैं।

बर्कले लैब के लेखक ओरियन कोहेन और क्रिस्टिन पर्सन हैं। आज की लिथियम-आयन बैटरी में, इलेक्ट्रोलाइट व्यापक रूप से उपलब्ध नमक (लिथियम हेक्साफ्लोरोफॉस्फेट) और एथिलीन कार्बोनेट जैसे कार्बोनेट सॉल्वैंट्स का मिश्रण है। सॉल्वैंट्स तरल बनाने के लिए नमक को घोलते हैं।

जब एक बैटरी चार्ज की जाती है, तो तरल इलेक्ट्रोलाइट कैथोड (लिथियम युक्त ऑक्साइड) से एनोड (ग्रेफाइट) तक लिथियम आयनों को बंद कर देता है। ये आयन कैथोड से बाहर निकलते हैं, फिर इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से एनोड में जाते हैं। इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से ले जाने के दौरान, वे चार या पांच विलायक अणुओं के समूहों के केंद्र में बैठते हैं। शुरुआती कुछ चार्ज के दौरान, ये क्लस्टर एनोड की सतह से टकराते हैं और एक सुरक्षात्मक परत बनाते हैं जिसे सॉलिड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेज़ कहा जाता है।

एक बार बनने के बाद यह परत फिल्टर की तरह काम करती है। यह विलायक के अणुओं को अवरुद्ध करते हुए केवल लिथियम आयनों को परत से गुजरने की अनुमति देता है। इस तरह, एनोड चार्ज पर ग्रेफाइट की संरचना में लिथियम परमाणुओं को स्टोर करने में सक्षम होता है।

डिस्चार्ज होने पर, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं लिथियम से इलेक्ट्रॉनों को छोड़ती हैं जो बिजली उत्पन्न करती हैं जो वाहनों को शक्ति प्रदान कर सकती हैं। समस्या यह है कि ठंडे तापमान में कार्बोनेट सॉल्वैंट्स के साथ इलेक्ट्रोलाइट जमने लगता है।

नतीजतन, यह चार्ज होने पर लिथियम आयनों को एनोड में ले जाने की क्षमता खो देता है। इस टीम ने कई फ्लोरीन युक्त सॉल्वैंट्स की जांच की। वे उस संरचना की पहचान करने में सक्षम थे जिसमें उप-शून्य तापमान पर समूहों से लिथियम आयनों को छोड़ने के लिए सबसे कम ऊर्जा अवरोध था।

प्रयोगशाला रीक्षण में, टीम के फ्लोरिनेटेड इलेक्ट्रोलाइट ने माइनस 4 एफ पर 400 चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के लिए स्थिर ऊर्जा भंडारण क्षमता बनाए रखी। उस उप-शून्य तापमान पर भी, क्षमता एक पारंपरिक कार्बोनेट-आधारित इलेक्ट्रोलाइट वाले सेल के बराबर थी।

झांग ने कहा, इस प्रकार हमारे शोध ने प्रदर्शित किया कि उप-शून्य तापमान के लिए नए इलेक्ट्रोलाइट्स को डिजाइन करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट सॉल्वैंट्स की परमाणु संरचना को कैसे तैयार किया जाए। झांग ने कहा, हम अपने कम तापमान और सुरक्षित इलेक्ट्रोलाइट का पेटेंट करा रहे हैं और अब लिथियम-आयन बैटरी के लिए अपने डिजाइनों में से एक को अनुकूलित करने के लिए एक औद्योगिक भागीदार की तलाश कर रहे हैं।