ವಿದೇಶಿ ಮಾಧ್ಯಮ ವರದಿಗಳ ಪ್ರಕಾರ, US ಇಂಧನ ಇಲಾಖೆ (DOE) ನ ಬ್ರೂಕ್‌ಹೇವನ್ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ (ಬ್ರೂಕ್‌ಹೇವನ್ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ) ಸಂಶೋಧಕರ ಗುಂಪು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಆನೋಡ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಆಂತರಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಬಗ್ಗೆ ಹೊಸ ವಿವರಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿದೆ. , ಅಗ್ಗದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಾಗಿ ಪ್ರಮುಖ ಹೆಜ್ಜೆ.

ಬ್ರೂಕ್‌ಹೇವನ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೋರೇಟರಿಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಂಶೋಧಕರು (ಚಿತ್ರ ಮೂಲ: ಬ್ರೂಕ್‌ಹೇವನ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೋರೇಟರಿ)

ಲಿಥಿಯಂ ಆನೋಡ್‌ನ ಮರು ಉತ್ಪಾದನೆ

ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ಫೋನ್‌ಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳವರೆಗೆ ನಾವು ಸಂಪ್ರದಾಯವನ್ನು ನೋಡಬಹುದು. ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅನೇಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸುವುದಕ್ಕೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿವೆಯಾದರೂ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳಿಗೆ ದೂರದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುವಲ್ಲಿ ಅವು ಇನ್ನೂ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತಿವೆ.

Battery500, US ಡಿಪಾರ್ಟ್‌ಮೆಂಟ್ ಆಫ್ ಎನರ್ಜಿಯ ಪೆಸಿಫಿಕ್ ನಾರ್ತ್‌ವೆಸ್ಟ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿ (PNNL) ಮತ್ತು US ಡಿಪಾರ್ಟ್‌ಮೆಂಟ್ ಆಫ್ ಎನರ್ಜಿಯಿಂದ ಧನಸಹಾಯ ಪಡೆದ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರ ನೇತೃತ್ವದ ಒಕ್ಕೂಟವು 500Wh/kg ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕೋಶವನ್ನು ರಚಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಇದು ಇಂದಿನ ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ. ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, ಒಕ್ಕೂಟವು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಆನೋಡ್‌ಗಳಿಂದ ಮಾಡಿದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.

ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹವನ್ನು ಆನೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅನ್ನು ಆನೋಡ್ ಆಗಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ. “ಬ್ಯಾಟರಿ 500 ಶಕ್ತಿ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಗುರಿಯನ್ನು ತಲುಪುವಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಆನೋಡ್ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ” ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ. “ಅನುಕೂಲವೆಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಆನೋಡ್ನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ; ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ನೀವು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಬಹುದು ಮತ್ತು ಎರಡರ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಲಿಥಿಯಂ ಆನೋಡ್‌ಗಳ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ದೀರ್ಘಕಾಲ ಗುರುತಿಸಿದ್ದಾರೆ; ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಆನೋಡ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಮೊದಲ ಆನೋಡ್ ಆಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆನೋಡ್‌ನ “ರಿವರ್ಸಿಬಿಲಿಟಿ” ಕೊರತೆಯಿಂದಾಗಿ, ಅಂದರೆ, ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಆನೋಡ್‌ಗಳ ಬದಲಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಆನೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದನ್ನು ಕೊನೆಗೊಳಿಸಿದರು.

ಈಗ, ದಶಕಗಳ ಪ್ರಗತಿಯ ನಂತರ, ಲಿಥಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ತಳ್ಳಲು ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಲಿಥಿಯಂ ಮೆಟಲ್ ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಸಂಶೋಧಕರು ವಿಶ್ವಾಸ ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ. ಕೀಲಿಯು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಆಗಿದೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೇಲೆ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವ ಘನ ವಸ್ತು ಪದರ.

“ನಾವು ಈ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾದರೆ, ಇದು ವಸ್ತು ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಲಿಥಿಯಂ ಆನೋಡ್‌ಗಳ ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ” ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ. “ಆದರೆ ಈ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಸಾಕಷ್ಟು ಸವಾಲಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ವಸ್ತುವಿನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವಾಗಿದೆ, ಕೆಲವೇ ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಇದು ಗಾಳಿ ಮತ್ತು ತೇವಾಂಶಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಟ್ರಿಕಿಯಾಗಿದೆ.”

ಈ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು NSLS-II ನಲ್ಲಿ ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ

ಈ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಮತ್ತು ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ರಚನೆಯನ್ನು “ನೋಡಲು” ಸಂಶೋಧಕರು ನ್ಯಾಷನಲ್ ಸಿಂಕ್ರೊಟ್ರೋನ್ ರೇಡಿಯೇಶನ್ ಲೈಟ್ ಸೋರ್ಸ್ II (NSLS-II) ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು, ಇದು ಬ್ರೂಕ್‌ಹೇವನ್ ನ್ಯಾಷನಲ್ ಲ್ಯಾಬೊರೇಟರಿಯ DOE ಸೈನ್ಸ್ ಆಫೀಸ್‌ನ ಬಳಕೆದಾರರ ಸೌಲಭ್ಯವಾಗಿದೆ. ಪರಮಾಣು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನ ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸೂಪರ್ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಎಕ್ಸ್-ಕಿರಣಗಳು.

nSLS-II ನ ಸುಧಾರಿತ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ತಂಡವು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ನ ಎಲ್ಲಾ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವ ಕಿರಣದ ರೇಖೆಯನ್ನು (ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ನಿಲ್ದಾಣ) ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ (ಕಡಿಮೆ-ತರಂಗಾಂತರ) X- ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಹಂತಗಳು.

“ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ತಂಡವು XPD ಮಲ್ಟಿ-ಮೋಡ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ, ಬೀಮ್ಲೈನ್, ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (XRD) ಮತ್ತು ವಿತರಣಾ ಕಾರ್ಯ (PDF) ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ಒದಗಿಸಲಾದ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ,” ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದರು. “XRD ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಹಂತಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಬಹುದು ಮತ್ತು PDF ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಹಂತಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಬಹುದು.”

XRD ಮತ್ತು PDF ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಅತ್ಯಾಕರ್ಷಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು: ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನಲ್ಲಿ ಲಿಥಿಯಂ ಹೈಡ್ರೈಡ್ (LiH) ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. ದಶಕಗಳಿಂದ, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನಲ್ಲಿ LiH ಅಸ್ತಿತ್ವದ ಬಗ್ಗೆ ವಾದಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ, ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಬಗ್ಗೆ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತಾರೆ.

“LiH ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ಫ್ಲೋರೈಡ್ (LiF) ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. LiH ನ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ಹಕ್ಕನ್ನು ನಾವು LiH ಎಂದು ತಪ್ಪಾಗಿ ಭಾವಿಸುವ ಕೆಲವು ಜನರು ಪ್ರಶ್ನಿಸಿದ್ದಾರೆ” ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದರು.

ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವಿವಾದಗಳು ಮತ್ತು LiF ನಿಂದ LiH ಅನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ತಾಂತ್ರಿಕ ಸವಾಲುಗಳ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ, ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಗಾಳಿಯ ಮಾನ್ಯತೆ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸುವುದು ಸೇರಿದಂತೆ LiH ಅಸ್ತಿತ್ವಕ್ಕೆ ಅನೇಕ ಪುರಾವೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ನಿರ್ಧರಿಸಿತು.

“ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದರು: “LiF ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ LiH ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ. ನಾವು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ಆರ್ದ್ರ ಗಾಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿದರೆ ಮತ್ತು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಸಂಯುಕ್ತದ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾದರೆ, ನಾವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ LiH ಅನ್ನು ನೋಡುತ್ತಿದ್ದೇವೆ, LiF ಅಲ್ಲ ಮತ್ತು ಅದು LiF ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. LiH ನಿಂದ LiH ಅನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ತೊಂದರೆಯಿಂದಾಗಿ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಮಾನ್ಯತೆ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಹಿಂದೆಂದೂ ನಡೆಸಲಾಗಿಲ್ಲ, ಅನೇಕ ಸಾಹಿತ್ಯ ವರದಿಗಳಲ್ಲಿ LiH ಅನ್ನು LiF ಎಂದು ತಪ್ಪಾಗಿ ಗ್ರಹಿಸುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ ಅಥವಾ ಆರ್ದ್ರ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ LiH ವಿಭಜನೆಯಿಂದಾಗಿ ಇದನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ”

ಸಂಶೋಧಕರು ಮುಂದುವರಿಸಿದರು. “PNNL ಮಾಡಿದ ಮಾದರಿ ತಯಾರಿ ಕಾರ್ಯವು ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಪ್ರಯೋಗದ ಮೊದಲು ಅವರ ಮಾದರಿಗಳು ಆರ್ದ್ರ ವಾತಾವರಣಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡ ಕಾರಣ ಅನೇಕ ಜನರು LiH ಅನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ವಿಫಲರಾಗಿದ್ದಾರೆ ಎಂದು ನಾವು ಅನುಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. ನೀವು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸದಿದ್ದರೆ, ಮಾದರಿಗಳು ಮತ್ತು ಶಿಪ್ಪಿಂಗ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸೀಲ್ ಮಾಡಿ, ನೀವು LiH ಅನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ”

LiH ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ತಂಡವು LiF ಸುತ್ತಲಿನ ಮತ್ತೊಂದು ದೀರ್ಘಕಾಲದ ರಹಸ್ಯವನ್ನು ಸಹ ಪರಿಹರಿಸಿದೆ. LiF ಅನ್ನು ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನ ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿ ಅಂಶವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಯಾರೂ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಕಾರಣವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ. ತಂಡವು ಇಂಟರ್‌ಫೇಸ್‌ನೊಳಗಿನ LiF ನ ರಚನಾತ್ಮಕ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಮತ್ತು LiF ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿತು ಮತ್ತು ಹಿಂದಿನದು ಆನೋಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ನಡುವೆ ಲಿಥಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳ ಸಾಗಣೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ.

ಬ್ರೂಕ್‌ಹೇವನ್ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ, ಇತರ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳು ಮತ್ತು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಹಕಾರವನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಲಿಥಿಯಂ ಲೋಹದ ಆನೋಡ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ.