ലിഥിയം ബാറ്ററികൾ മൊബൈൽ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു, പുതിയ ഊർജ്ജ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, എന്നാൽ ജീവിതത്തിലും ശക്തിയിലും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾക്ക് പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ആവശ്യമായി വരും. ദൈർഘ്യമേറിയ ബാറ്ററി ലൈഫും വേഗത്തിലുള്ള ചാർജിംഗ് വേഗതയും ഉള്ള ലിഥിയം മെറ്റൽ ബാറ്ററികളാണ് ഒരു ഓപ്ഷൻ, എന്നാൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്. ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ലിഥിയം നിക്ഷേപങ്ങൾ ആനോഡിൽ വളരുകയും ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഉണ്ടാക്കുകയും ബാറ്ററി തകരാർ, തീ അല്ലെങ്കിൽ സ്ഫോടനം എന്നിവ ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും.

നിലവിൽ, ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിസ്ട്രി, ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസ്, ചൈന ഹൈ പ്രഷർ സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി റിസർച്ച് സെന്റർ എന്നിവിടങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഗവേഷകർ കാർബൺ അലോട്രോപ്പുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു മെംബ്രൺ സെപ്പറേറ്റർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഡെൻഡ്രിറ്റിക് വളർച്ച തടയാൻ ലിഥിയം അയോൺ ഫിൽട്ടറായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഗ്രാഫീൻ എന്നാണ് ഇതിനെ വിളിക്കുന്നത്. മെറ്റീരിയൽ.10(2018) 191-199].

ലിഥിയം മെറ്റൽ ബാറ്ററികൾ ലിഥിയം ബാറ്ററികൾക്ക് സമാനമാണ്, എന്നാൽ ലിഥിയം മെറ്റൽ ആനോഡുകളെ ആശ്രയിക്കുന്നു. ഡിസ്ചാർജ് പ്രക്രിയയിൽ, ലിഥിയം ആനോഡ് ഒരു ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ കാഥോഡിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ നൽകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ലിഥിയം ആനോഡിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, അനാവശ്യ ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ രൂപപ്പെടും.

ഇതാണ് ഡയഫ്രത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം. അൾട്രാ-തിൻ (10nm) ഗ്രാഫൈറ്റ് ഡയസെറ്റിലീൻ (സുക്സിനിക് ആസിഡ് ശൃംഖലകളാൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ദ്വിമാന ഷഡ്ഭുജ കാർബൺ ആറ്റം മോണോലെയർ) കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച മെംബ്രൻ സെപ്പറേറ്ററിന് പ്രധാനപ്പെട്ട പ്രായോഗിക മൂല്യമുണ്ട്. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഡയസെറ്റിലീന് ഇലാസ്തികതയും കാഠിന്യവും മാത്രമല്ല, അതിന്റെ രാസഘടനയും ഒരു ഏകീകൃത സുഷിര ശൃംഖല ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ഒരു ലിഥിയം അയോണിനെ മാത്രമേ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കൂ. ഇത് മെംബ്രണിലൂടെയുള്ള അയോണുകളുടെ ചലനത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു, ഇത് അയോണുകളുടെ ഉയർന്ന ഏകീകൃത വ്യാപനത്തിന് കാരണമാകുന്നു. പ്രധാനമായും, ഈ സ്വഭാവം ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകളുടെ വളർച്ചയെ ഫലപ്രദമായി തടയുന്നു.

ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾക്ക് സോളിഡ് ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസിനെ സ്ഥിരപ്പെടുത്താനും അതുവഴി ഉപകരണത്തിന്റെ ആയുസ്സും കൂലോംബ് പവറും വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷണത്തിന് നേതൃത്വം നൽകിയ ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിസ്ട്രിയിലെ ലി യുലിയാങ് വിശദീകരിച്ചു. മരത്തിന്റെ ആകൃതിയിലുള്ള ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് തടയുകയും സുരക്ഷിതമായി ബാറ്ററിയിൽ എത്തുകയും ചെയ്യുക.

ലിഥിയം ബാറ്ററികളും മറ്റ് ആൽക്കലൈൻ മെറ്റൽ ബാറ്ററികളും അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന ചില മുള്ളുള്ള പ്രശ്‌നങ്ങളെ മറികടക്കാൻ ഗ്രാഫീൻ-ഡൈഥൈൻ ഫിലിമുകൾക്ക് കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷകർ വിശ്വസിക്കുന്നു.

ഹൈപ്പർ-കോൺജഗേറ്റഡ് ഘടന, അന്തർലീനമായ ബാൻഡ് വിടവ്, സ്വാഭാവിക മാക്രോപോറസ് ഘടന, അർദ്ധചാലക പ്രവർത്തനം എന്നിവയുള്ള ഒരു ഗെറ്റർ മെറ്റീരിയലാണ് ഗ്രാഫിറ്റിക് ഡയസെറ്റിലീൻ എന്ന് ലി പറഞ്ഞു. ഈ മേഖലയിലെ പ്രധാന ശാസ്ത്രീയ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഇത് ഒരു വലിയ സാധ്യത നൽകുന്നു.

ദ്വിമാന ഡാറ്റയും വളരെ ലളിതമാണ്, കൂടാതെ പൊതുവായ ലബോറട്ടറി സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇത് നേടുന്നത് എളുപ്പമാണ്.

ഗ്രാഫൈറ്റ്-ഡയസെറ്റിലീൻ ഫിലിമുകളുടെ ഗുണനിലവാരം വൻതോതിൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് കൂടുതൽ ജോലികൾ ചെയ്യേണ്ടതുണ്ടെങ്കിലും ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ സുരക്ഷയിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ്-ഡയസെറ്റിലീൻ ഗുരുതരമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുമെന്ന് ഞങ്ങൾ വിശ്വസിക്കുന്നതായി ഗവേഷകർ മാധ്യമപ്രവർത്തകരോട് പറഞ്ഞു.