ಮರುಬಳಕೆಯ ತೊಂದರೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ವೆಚ್ಚವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಮರುಬಳಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಅಗ್ಗವಾಗಿಲ್ಲ. ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಮರುಬಳಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಆಶಿಸುತ್ತಿದೆ.

ಹೊಸ ಚಿಕಿತ್ಸಾ ತಂತ್ರವು ಬಳಸಿದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ವಸ್ತುವನ್ನು ಅದರ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹಿಂತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ, ಮರುಬಳಕೆ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸ್ಯಾನ್ ಡಿಯಾಗೋದ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊ ಇಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪ್ರಸ್ತುತ ಬಳಸುವ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಹಸಿರು ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು 80 ರಿಂದ 90 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು 75 ಪ್ರತಿಶತದಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಸಂಶೋಧಕರು ತಮ್ಮ ಕೆಲಸವನ್ನು ನವೆಂಬರ್ 12 ರಂದು ಜೌಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ಕಾಗದದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಲಿಥಿಯಂ ಐರನ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ (LFP) ನಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಈ ತಂತ್ರವು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಎಲ್‌ಎಫ್‌ಪಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಇತರ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಅಗ್ಗವಾಗಿವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಅಥವಾ ನಿಕಲ್‌ನಂತಹ ಅಮೂಲ್ಯ ಲೋಹಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದಿಲ್ಲ. LFP ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಬಾಳಿಕೆ ಬರುವ ಮತ್ತು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಉಪಕರಣಗಳು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಬಸ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪವರ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಟೆಸ್ಲಾ ಮಾಡೆಲ್ 3 ಸಹ LFP ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ.

“ಈ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, LFP ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಇತರ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಸ್ಪರ್ಧಾತ್ಮಕ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ” ಎಂದು ಸ್ಯಾನ್ ಡಿಯಾಗೋದ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಜೆಂಗ್ ಚೆನ್ ಹೇಳಿದರು.

ಏನಾದರೂ ತೊಂದರೆ ಇದೆಯೇ? “ಈ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡುವುದು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಲ್ಲ.” “ಇದು ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್‌ಗಳಂತೆಯೇ ಅದೇ ಸಂದಿಗ್ಧತೆಯನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತಿದೆ – ವಸ್ತುವು ಅಗ್ಗವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಅದನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡುವ ವಿಧಾನವು ಅಗ್ಗವಾಗಿಲ್ಲ” ಎಂದು ಚೆನ್ ಹೇಳಿದರು.

ಚೆನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಹೊಸ ಮರುಬಳಕೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಈ ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (60 ರಿಂದ 80 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್) ಮತ್ತು ಸುತ್ತುವರಿದ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಇತರ ವಿಧಾನಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಜೊತೆಗೆ, ಲಿಥಿಯಂ, ಸಾರಜನಕ, ನೀರು ಮತ್ತು ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲದಂತಹ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳು ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಸೌಮ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

“ಸಂಪೂರ್ಣ ಮರುಬಳಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಸುರಕ್ಷಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ನಮಗೆ ಯಾವುದೇ ವಿಶೇಷ ಸುರಕ್ಷತಾ ಕ್ರಮಗಳು ಅಥವಾ ವಿಶೇಷ ಉಪಕರಣಗಳ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ” ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನದ ಪ್ರಮುಖ ಲೇಖಕ ಮತ್ತು ಚೆನ್‌ನ ಲ್ಯಾಬ್‌ನಲ್ಲಿ ಪೋಸ್ಟ್‌ಡಾಕ್ಟರಲ್ ಸಂಶೋಧಕ ಪ್ಯಾನ್ ಕ್ಸು ಹೇಳಿದರು. ಅದಕ್ಕಾಗಿಯೇ ನಮ್ಮ ಬ್ಯಾಟರಿ ಮರುಬಳಕೆ ವೆಚ್ಚಗಳು ಕಡಿಮೆ. ”

ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ತಮ್ಮ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವವರೆಗೆ LFP ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಿದರು. ನಂತರ ಅವರು ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಡಿಸ್ಅಸೆಂಬಲ್ ಮಾಡಿದರು, ಅದರ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಪುಡಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಲವಣಗಳು ಮತ್ತು ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲದ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ನೆನೆಸಿದರು. ಮುಂದೆ, ಅವರು ದ್ರಾವಣವನ್ನು ನೀರಿನಿಂದ ತೊಳೆದು ಪುಡಿಯನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು ಒಣಗಲು ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟರು.

ಸಂಶೋಧಕರು ಹೊಸ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಪುಡಿಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು, ಇದನ್ನು ಬಟನ್ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ಚೀಲ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ರಚನೆಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮೂಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಿದಂತೆ, ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ ಅದು ಅದರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಮೊದಲನೆಯದು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳ ನಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಇದು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಶೂನ್ಯಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿನ ಕಬ್ಬಿಣ ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು ಸ್ಥಳಗಳನ್ನು ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಿಕೊಂಡಾಗ ಮತ್ತೊಂದು ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಯು ಸಂಭವಿಸಿತು. ಒಮ್ಮೆ ಅದು ಸಂಭವಿಸಿದಲ್ಲಿ, ಅಯಾನುಗಳು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹಿಂತಿರುಗಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು ಸಿಲುಕಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಮೂಲಕ ಸೈಕಲ್ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾದ ಚಿಕಿತ್ಸಾ ವಿಧಾನವು ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಪುನಃ ತುಂಬಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕಬ್ಬಿಣದ ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಅವುಗಳ ಮೂಲ ಸ್ಥಾನಗಳಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಮರುಸ್ಥಾಪಿಸಬಹುದು. ಎರಡನೇ ಹಂತವು ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲವನ್ನು ಬಳಸುವುದು, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಮತ್ತೊಂದು ವಸ್ತುವಿಗೆ ದಾನ ಮಾಡಲು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಕಬ್ಬಿಣದ ಅಯಾನುಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಕಬ್ಬಿಣದ ಅಯಾನುಗಳು ತಮ್ಮ ಮೂಲ ಸ್ಥಾನಗಳಿಗೆ ಮರಳುವುದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ, ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಚಕ್ರಕ್ಕೆ ಮರಳಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಮರುಬಳಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಒಟ್ಟಾರೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯು ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೂ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ, ಸಾಗಿಸುವ ಮತ್ತು ವಿಲೇವಾರಿ ಮಾಡುವ ಲಾಜಿಸ್ಟಿಕ್ಸ್ ಕುರಿತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

“ಈ ಲಾಜಿಸ್ಟಿಕಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಹೇಗೆ ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದು ಮುಂದಿನ ಸವಾಲು.” “ಇದು ನಮ್ಮ ಮರುಬಳಕೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗೆ ಒಂದು ಹೆಜ್ಜೆ ಹತ್ತಿರ ತರುತ್ತದೆ” ಎಂದು ಚೆನ್ ಹೇಳಿದರು.