जल्द ही बैटरी उद्योग में क्रांति ला सकते हैं

• बिजली चालित वाहनों की मांग बढ़ी है

• नई तकनीक की बैटरी की लागत कम

• अन्य परेशानियों को दूर कर सकेंगी बैटरी

राष्ट्रीय खबर

रांचीः जैसे जैसे दुनिया पर प्रदूषण का खतरा मंडरा रहा है, वैसे वैसे प्रदूषण फैलाने वाले वाहनों के बदले बिजली चालित वाहनों की मांग बढ़ती जा रही है। इसी वजह से अब बैटरी को विकसित करने की दिशा में भी ज्यादा काम हुआ है। इस क्रम में वैज्ञानिकों ने लिथियम-मेटल-क्लोराइड सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स में उल्लेखनीय सुधार हासिल किया है। इंस्टीट्यूट फॉर बेसिक साइंस (आईबीएस) के सेंटर फॉर नैनोपार्टिकल रिसर्च के प्रोफेसर कांग किसुक के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने अगली पीढ़ी की सॉलिड-स्टेट बैटरी के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता की घोषणा की है। ऐसा माना जाता है कि उनके नए निष्कर्ष एक नए क्लोराइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट पर आधारित बैटरी बनाने में सक्षम होंगे जो असाधारण आयनिक चालकता प्रदर्शित करते हैं।

वर्तमान वाणिज्यिक बैटरियों में तरल इलेक्ट्रोलाइट्स पर निर्भरता एक गंभीर चिंता का विषय है, जिससे ज्वलनशीलता और विस्फोट का खतरा होता है। इसी वजह से चलते चलते इलेक्ट्रिक वाहनों में आग लगने की घटनाएं भी हुई हैं। इसलिए, सॉलिड-स्टेट बैटरी तकनीक को आगे बढ़ाने के लिए गैर-दहनशील ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स का विकास अत्यंत महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे दुनिया ईंधन चालित वाहनों को हटाते हुए टिकाऊ परिवहन की ओर चल रहे वैश्विक बदलाव में इलेक्ट्रिक वाहनों के उपयोग का विस्तार करने के लिए तैयार हो रही है, माध्यमिक बैटरी, विशेष रूप से ठोस-राज्य बैटरी के मुख्य घटकों में अनुसंधान ने महत्वपूर्ण गति प्राप्त की है।

सॉलिड-स्टेट बैटरियों को रोजमर्रा के उपयोग के लिए व्यावहारिक बनाने के लिए, उच्च आयनिक चालकता, मजबूत रासायनिक और विद्युत रासायनिक स्थिरता और यांत्रिक लचीलेपन वाली सामग्री विकसित करना महत्वपूर्ण है। जबकि पिछले शोध ने सफलतापूर्वक उच्च आयनिक चालकता के साथ सल्फाइड और ऑक्साइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स का नेतृत्व किया था, इनमें से कोई भी सामग्री इन सभी आवश्यक आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा नहीं करती थी।

अतीत में, वैज्ञानिकों ने क्लोराइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की भी खोज की है, जो अपनी बेहतर आयनिक चालकता, यांत्रिक लचीलेपन और उच्च वोल्टेज पर स्थिरता के लिए जाने जाते हैं। इन गुणों ने कुछ लोगों को यह अनुमान लगाने के लिए प्रेरित किया कि क्लोराइड-आधारित बैटरियां ठोस-अवस्था बैटरियों के लिए सबसे संभावित उम्मीदवार हैं। हालाँकि, ये उम्मीदें जल्दी ही खत्म हो गईं, क्योंकि क्लोराइड बैटरियों को द्वितीयक घटकों के रूप में येट्रियम, स्कैंडियम और लैंथेनाइड तत्वों सहित महंगी दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर भारी निर्भरता के कारण अव्यावहारिक माना जाता था।

इन चिंताओं को दूर करने के लिए, आईबीएस अनुसंधान टीम ने क्लोराइड इलेक्ट्रोलाइट्स में धातु आयनों के वितरण पर ध्यान दिया। उनका मानना था कि ट्राइगोनल क्लोराइड इलेक्ट्रोलाइट्स कम आयनिक चालकता प्राप्त कर सकते हैं, यह संरचना के भीतर धातु आयन व्यवस्था की भिन्नता पर आधारित है। उन्होंने सबसे पहले इस सिद्धांत का परीक्षण लिथियम येट्रियम क्लोराइड, एक सामान्य लिथियम धातु क्लोराइड यौगिक पर किया। जब धातु आयन लिथियम आयनों के मार्ग के पास स्थित थे, तो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों ने उनके आंदोलन में बाधा उत्पन्न की। इसके विपरीत, यदि धातु आयन अधिभोग बहुत कम था, तो लिथियम आयनों के लिए मार्ग बहुत संकीर्ण हो गया, जिससे उनकी गतिशीलता बाधित हो गई।

इन जानकारियों के आधार पर, अनुसंधान टीम ने इलेक्ट्रोलाइट्स को इस तरह से डिजाइन करने की रणनीति पेश की, जो इन परस्पर विरोधी कारकों को कम करती है, जिससे अंततः उच्च आयनिक चालकता के साथ एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट का सफल विकास हो सके। समूह ने जिरकोनियम पर आधारित लिथियम-मेटल-क्लोराइड सॉलिड-स्टेट बैटरी बनाकर इस रणनीति को सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया, जो दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को नियोजित करने वाले वेरिएंट की तुलना में कहीं सस्ता है। यह पहला उदाहरण था जहां किसी सामग्री की आयनिक चालकता पर धातु आयनों की व्यवस्था के महत्व को प्रदर्शित किया गया था।

यह शोध क्लोराइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की आयनिक चालकता में धातु आयन वितरण की अक्सर अनदेखी की गई भूमिका को प्रकाश में लाता है। यह उम्मीद की जाती है कि आईबीएस केंद्र का अनुसंधान विभिन्न क्लोराइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स के विकास का मार्ग प्रशस्त करेगा और ऊर्जा भंडारण में बेहतर सामर्थ्य और सुरक्षा का वादा करते हुए ठोस-राज्य बैटरियों के व्यावसायीकरण को आगे बढ़ाएगा। शोध प्रबंध के लेखक कांग किसुक कहते हैं, यह नया खोजा गया क्लोराइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट पारंपरिक सल्फाइड और ऑक्साइड-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की सीमाओं को पार करने के लिए तैयार है, जो हमें ठोस-राज्य बैटरियों को व्यापक रूप से अपनाने के एक कदम और करीब लाता है।