بیٹری کی اندرونی ساخت: بڑی صلاحیت

ہم صاف توانائی کے وسیع پیمانے پر استعمال کے ایک نئے دور کے منتظر ہیں۔ اس دور کے ایک مشہور منظر میں، کوئی نئی کاریں دیکھ سکتا ہے جیسے Tesla کی الیکٹرک کاریں سڑکوں پر چلتی ہیں، جو پٹرول سے نہیں بلکہ مکمل طور پر چارج شدہ لیتھیم بیٹریوں سے چلتی ہیں۔ راستے میں موجود گیس اسٹیشنوں کو چارجنگ اسٹیشنوں سے بدل دیا جائے گا۔ تازہ ترین خبر یہ ہے کہ شنگھائی شہر نے اب Tesla کی الیکٹرک کاروں کے لیے لائسنس فری پالیسی کا اعلان کیا ہے اور وہ چین میں ان کے سپر چارجرز کی تیز تر مینوفیکچرنگ کی حمایت کر رہا ہے۔

لیکن روشن مستقبل اس حقیقت سے بادل چھا سکتا ہے کہ الیکٹرک کار کی بیٹریاں سیل فون کی بیٹریوں سے اتنی مختلف نہیں ہیں۔ سیل فون استعمال کرنے والے اکثر بیٹری کی زندگی کے بارے میں فکر مند رہتے ہیں۔ بہت سے لوگوں کے فون صبح کے وقت بھرے رہتے ہیں، اور جیسے جیسے دوپہر قریب آتی ہے، انہیں دن میں ایک بار چارج کرنا ضروری ہو جاتا ہے۔ لیپ ٹاپ میں بھی یہی مسئلہ ہے اور وہ گھنٹوں میں جوس ختم کر سکتے ہیں۔ الیکٹرک کاروں کی افادیت پر سوالیہ نشان لگا دیا گیا ہے کیونکہ وہ کریش ہونے کے لیے کافی دور نہیں جاتیں اور انہیں بار بار ری چارج کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ Tesla کا ماڈل فی الحال مارکیٹ میں واحد الیکٹرک کار ہے، جو ایک کارنامہ ہے۔ ایک ہی چارج پر 480 کلومیٹر کی رینج کے ساتھ یہ ماڈل سب سے زیادہ دلکش ہے۔

بیٹریاں کیوں نہیں چلتی ہیں؟ توانائی کی مقدار کو ایک مادہ کسی مخصوص جگہ میں ذخیرہ کر سکتا ہے توانائی کی کثافت کہلاتا ہے۔ بیٹری کی توانائی کی کثافت کم ہے۔ فی کلوگرام پیدا ہونے والی توانائی کے لحاظ سے، ہم روزانہ 50 میگاجول پٹرول استعمال کر سکتے ہیں، جب کہ لیتھیم بیٹریاں اوسطاً 1 میگاجول سے کم ہیں۔ دوسری قسم کی بیٹریاں بھی انتہائی کم سطح پر گھومتی ہیں۔ ظاہر ہے، ہم بیٹری کو لامحدود نہیں بنا سکتے۔ بیٹری کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے، ہم صرف بیٹری کی توانائی کی کثافت کو بہتر بنانے پر توجہ دے سکتے ہیں، لیکن اس میں بہت سی مشکلات ہیں۔ اس ٹیکنالوجی میں کیا مشکلات ہیں؟ رپورٹر نے ژی جیانگ یونیورسٹی میں کیمسٹری کے ایسوسی ایٹ پروفیسر لیو رن کا انٹرویو کیا اور عام طور پر استعمال ہونے والی لیتھیم بیٹری (مختصر کے لیے لیتھیم بیٹری) کی اندرونی ساخت کے راز کا تجزیہ کیا۔

الیکٹرولائٹس بہت اہم ہیں۔

الیکٹران کی منتقلی کی وجہ سے بیٹری توانائی فراہم کر سکتی ہے۔ جب بیٹری سرکٹ سے منسلک ہوتی ہے، تو سوئچ آف ہوتا ہے اور کرنٹ آن ہوتا ہے۔ اس مقام پر، الیکٹران منفی ٹرمینل سے فرار ہوتے ہیں اور سرکٹ کے ذریعے مثبت ٹرمینل کی طرف بہہ جاتے ہیں۔ اس عمل میں، الیکٹرانکس آپ کے فون کو کام کرتا رہے گا، بالکل اسی طرح جیسے ٹیسلا الیکٹرک کار چلانا۔

لتیم بیٹریوں میں الیکٹران لتیم کے ذریعہ فراہم کیے جاتے ہیں۔ اگر آپ بیٹری کو لتیم سے بھرتے ہیں تو کیا توانائی کی کثافت نہیں بڑھتی؟ بدقسمتی سے، لتیم بیٹری کے ری چارج ہونے کے لیے، اس کی اندرونی ساخت کو اس کی مخصوص توانائی کی کثافت کے لحاظ سے جانچنا ضروری ہے۔ لیو نے نشاندہی کی کہ لیتھیم بیٹریوں کی اندرونی ساخت الیکٹرولائٹس، منفی ڈیٹا، مثبت ڈیٹا اور خلاء پر مشتمل ہے، جن میں سے ہر ایک کا اپنا خاص عمل ہے، ایک منفرد کردار ادا کرتا ہے اور ناگزیر ہے۔ یہ ڈھانچہ لتیم آئن بیٹریوں کی توانائی کی کثافت کو محدود کرتا ہے۔

سب سے پہلے الیکٹرولائٹس ہیں، جو بیٹریوں میں ضروری نالی ہیں۔ جب بیٹری ڈسچارج ہوتی ہے تو لیتھیم ایٹم اپنے الیکٹران کھو دیتے ہیں اور لیتھیم آئن بن جاتے ہیں اور جب ریچارج ہوتا ہے تو انہیں بیٹری کے ایک سرے سے دوسرے سرے تک بھاگنا پڑتا ہے اور دوبارہ واپس آنا پڑتا ہے۔ لیو نے کہا۔ الیکٹرولائٹ لتیم آئنوں کو بیٹری کے شمالی اور جنوبی قطبوں پر رکھتا ہے، جو بیٹری کی مسلسل سائیکلنگ کی کلید ہے۔ الیکٹرولائٹس ندیوں کی طرح ہیں، لیتھیم آئن مچھلی کی طرح ہیں۔ اگر دریا خشک ہے اور مچھلی دوسری طرف نہیں جا سکتی ہے، تو لیتھیم بیٹریاں ٹھیک سے کام نہیں کریں گی۔

الیکٹرولائٹ کی خوبصورتی یہ ہے کہ یہ صرف لیتھیم آئن لے جاتا ہے، الیکٹران نہیں، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ بیٹری صرف اس وقت خارج ہوتی ہے جب سرکٹ منسلک ہو۔ ایک ہی وقت میں، لتیم آئن، الیکٹرولائٹ کے مطابق، ایک ترتیب اور اچھی طرح سے طے شدہ طریقے سے حرکت کرتے ہیں، اس لیے الیکٹران ہمیشہ ایک سمت میں حرکت کرتے ہیں، ایک کرنٹ بناتے ہیں۔

مستحکم مثبت اور منفی قطبیں

الیکٹرولائٹس طاقت فراہم نہیں کرتے ہیں، لیکن یہ لتیم آئن بیٹریوں کے لیے بھاری اور ضروری ہیں۔ تو گریفائٹ پر مبنی مزید منفی ڈیٹا کیوں نہیں ہیں؟ گریفائٹ، پنسل لیڈز بنانے کے لیے استعمال ہونے والا مواد، الیکٹران فراہم کرنے کے لیے ذمہ دار نہیں ہے۔ مسٹر لیو نے کہا، ‘یہ اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ چارجنگ کا وقت درست ہے۔’