अब इलेक्टिक गाड़ी एक चार्ज में एक हजार किलोमीटर चलेगी

नयी बैटरी इसे संभव कर दिखायेगा

• खास जेल का उपयोग किया गया

• लिथियम-आयन बैटरी प्रणाली बदलेगी

• बैटरी की मूल खामी को ही दूर किया है

राष्ट्रीय खबर

रांचीः ईवी यानी बिजली चालित वाहनों में अब तक एक कमी खलती रही है। दरअसल बैटरी से चलने की वजह से इसमें कम दूरी तक ही सफर किया जा सकता है। इस खामी को दूर करने की तकनीक बनायी गयी है। कंज्यूमर इलेक्ट्रॉनिक्स शो (सीईएस) 2024 में इसने सभी का ध्यान आकृष्ट किया और सुर्खियां बटोरीं।

हालांकि, इन नवाचारों के केंद्र में बैटरी तकनीक गेम-चेंजर है, जो अधिक बिजली दक्षता को सक्षम करती है। महत्वपूर्ण बात यह है कि इलेक्ट्रिक वाहन वे स्थान हैं जहां इस तकनीक को सबसे अधिक तीव्रता से लागू किया जा रहा है। आज के ईवी एक बार चार्ज करने पर लगभग 700 किमी की यात्रा कर सकते हैं, जबकि शोधकर्ता 1,000 किमी की बैटरी रेंज का लक्ष्य रख रहे हैं।

शोधकर्ता ईवी के लिए लिथियम-आयन बैटरी में एनोड सामग्री के रूप में सिलिकॉन के उपयोग की खोज कर रहे हैं, जो अपनी उच्च भंडारण क्षमता के लिए जाना जाता है। हालाँकि, इसकी क्षमता के बावजूद, सिलिकॉन को व्यावहारिक उपयोग में लाना एक पहेली बनी हुई है जिसे शोधकर्ता अभी भी एक साथ जोड़ने के लिए कड़ी मेहनत कर रहे हैं।

पोहांग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी  के रसायन विज्ञान विभाग से प्रोफेसर सूजिन पार्क और सहयोगियों ने इसे अंजाम दिया है। उन्होंने माइक्रो सिलिकॉन कणों और जेल पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करके पॉकेट-फ्रेंडली और रॉक-सॉलिड अगली पीढ़ी की उच्च-ऊर्जा-घनत्व ली-आयन बैटरी प्रणाली विकसित करते हुए कोड को क्रैक किया है। यह कार्य एडवांस्ड साइंस के ऑनलाइन पेजों पर प्रकाशित हुआ था।

बैटरी सामग्री के रूप में सिलिकॉन का उपयोग करना चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है: यह चार्जिंग के दौरान तीन गुना से अधिक फैलता है और फिर डिस्चार्ज होने पर अपने मूल आकार में वापस सिकुड़ जाता है, जिससे बैटरी दक्षता पर काफी प्रभाव पड़ता है। नैनो-आकार के सिलिकॉन (10-9 मी) का उपयोग आंशिक रूप से समस्या का समाधान करता है, लेकिन परिष्कृत उत्पादन प्रक्रिया जटिल और खगोलीय रूप से महंगी है, जो इसे एक चुनौतीपूर्ण बजट प्रस्ताव बनाती है।

इसके विपरीत, सूक्ष्म आकार का सिलिकॉन (10-6 मीटर) लागत और ऊर्जा घनत्व के मामले में बेहद व्यावहारिक है। फिर भी, बैटरी संचालन के दौरान बड़े सिलिकॉन कणों का विस्तार मुद्दा अधिक स्पष्ट हो जाता है, जिससे एनोड सामग्री के रूप में इसके उपयोग की सीमाएं उत्पन्न हो जाती हैं।

अनुसंधान टीम ने एक किफायती लेकिन स्थिर सिलिकॉन-आधारित बैटरी प्रणाली विकसित करने के लिए जेल पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया। लिथियम-आयन बैटरी के भीतर इलेक्ट्रोलाइट एक महत्वपूर्ण घटक है, जो कैथोड और एनोड के बीच आयनों की आवाजाही को सुविधाजनक बनाता है। पारंपरिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्स के विपरीत, जेल इलेक्ट्रोलाइट्स एक ठोस या जेल अवस्था में मौजूद होते हैं, जो एक लोचदार बहुलक संरचना की विशेषता होती है जिसमें उनके तरल समकक्षों की तुलना में बेहतर स्थिरता होती है।

अनुसंधान टीम ने सूक्ष्म सिलिकॉन कणों और जेल इलेक्ट्रोलाइट्स के बीच सहसंयोजक संबंध बनाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग किया। ये सहसंयोजक लिंकेज लिथियम-आयन बैटरी ऑपरेशन के दौरान वॉल्यूम विस्तार के कारण होने वाले आंतरिक तनाव को दूर करने, माइक्रो सिलिकॉन वॉल्यूम में परिवर्तन को कम करने और संरचनात्मक स्थिरता को बढ़ाने का काम करते हैं।

परिणाम उल्लेखनीय था: बैटरी ने सूक्ष्म सिलिकॉन कणों के साथ भी स्थिर प्रदर्शन प्रदर्शित किया, जो पारंपरिक नैनो-सिलिकॉन एनोड में उपयोग किए जाने वाले कणों की तुलना में सौ गुना बड़े थे। इसके अतिरिक्त, अनुसंधान टीम द्वारा विकसित सिलिकॉन-जेल इलेक्ट्रोलाइट प्रणाली ने ऊर्जा घनत्व में लगभग 40 प्रतिशत सुधार के साथ, तरल इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करके पारंपरिक बैटरी के समान आयन चालकता प्रदर्शित की।

इसके अलावा, टीम की प्रणाली अपनी सीधी विनिर्माण प्रक्रिया के कारण महत्वपूर्ण मूल्य रखती है जो तत्काल इस्तेमाल के लिए तैयार है। प्रोफेसर सूजिन पार्क ने जोर देकर कहा, हमने एक माइक्रो-सिलिकॉन एनोड का उपयोग किया, फिर भी, हमारे पास एक स्थिर बैटरी है। यह शोध हमें वास्तविक उच्च-ऊर्जा-घनत्व लिथियम-आयन बैटरी प्रणाली के करीब लाता है।