Xi’an Jiaotong یونیورسٹی کے سکول آف کیمیکل انجینئرنگ سے لی Mingtao کی تحقیقی ٹیم نے دو جہتی گرافین حفاظتی تہہ کے ساتھ کیتھوڈ مواد کو ڈیزائن اور تیار کرکے لیتھیم سلفر بیٹریوں کے استعمال میں ایک پیش رفت کی ہے۔ یہ کیتھوڈ مواد ایک طویل سائیکل زندگی ہے.

2d انٹرکلیشن G-C3N4/گرافین سینڈویچ بیٹری کے مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان ملٹی لیئر شارک نیٹ بناتا ہے۔ یہ نہ صرف جسمانی اور کیمیائی استعمال کے ذریعے مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے درمیان پولی سلفائڈز کی نقل و حرکت کو روک سکتا ہے، بلکہ لتیم آئنوں کے پھیلاؤ کو بھی تیز کرتا ہے، اس طرح بیٹری کی سائیکل کی زندگی میں بہت زیادہ اضافہ ہوتا ہے۔

میرے ملک میں، لیتھیم سلفر بیٹریوں کی نشوونما نسبتاً دیر سے ہوچکی ہے، اور یہ ابھی بھی تجربہ گاہوں کی تحقیق اور ترقی کے مرحلے میں ہے، جس میں کچھ عملی استعمال بھی ہیں۔ لیتھیم سلفر بیٹریوں کی چارجنگ اور ڈسچارجنگ کے عمل کے دوران انٹرمیڈیٹ پروڈکٹ لتیم سلفائیڈ کے تحلیل ہونے سے شٹل اثر اس کے عملی اطلاق کو محدود کرنے والا ایک اہم عنصر سمجھا جاتا ہے۔

چنگھائی ڈاکٹر لی ٹیکنیشن ٹیکنالوجی کے سابق نائب صدر نے ایک بار کہا تھا کہ پولی سلفائیڈ تحلیل خلائی شٹل سب سے اہم اور مشکل لتیم سلفر بیٹری کا مسئلہ ہے، اور متعلقہ بہتری کا کام اب بھی ابتدائی مرحلے میں ہے، لیکن وہ پر امید ہیں کہ لیتھیم سلفر بیٹریاں ثانوی بیٹریوں کے طور پر استعمال کی جا سکتی ہیں۔ اعلی توانائی کی کثافت کے ساتھ، اس کی ترقی کے وسیع امکانات ہیں۔

موجودہ مین اسٹریم ٹرنری NCM کے مقابلے میں، سلفر کیتھوڈ بیٹری کی نظریاتی مخصوص توانائی 2600Wh/kg تک زیادہ ہے، جو اس وقت وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی لیتھیم بیٹری سے دس گنا زیادہ ہے۔ اس کے علاوہ، سلفر کے ذخائر وافر اور سستے ہیں، جو لیتھیم بیٹریوں سے چلنے والی برقی گاڑیوں کی قیمت کو کم کرنے میں مدد کر سکتے ہیں۔

2016 میں، نیشنل ڈویلپمنٹ اینڈ ریفارم کمیشن نے “انرجی ٹیکنالوجی ریوولوشن اینڈ انوویشن ایکشن پلان (300-2016)” میں 2030Wh/kg کی توانائی کی کثافت کے ساتھ لیتھیم سلفر بیٹری ٹیکنالوجی میں پیش رفت کی تجویز پیش کی۔

اس کے برعکس، آٹو موٹیو پاور انڈسٹری کی ترقی کو فروغ دینے کے اقدامات اور 2017 میں جاری کردہ آٹو موٹیو انڈسٹری کے لیے درمیانی اور طویل مدتی ترقیاتی منصوبے کے مطابق، واحد مشین کا تناسب 300 تک 2020Wh/kg سے زیادہ ہو سکتا ہے، اور سنگل مشین کا تناسب 500 تک 2025Wh تک پہنچ سکتا ہے۔ /kg اوپر۔ لیتھیم سلفر بیٹریوں کی نظریاتی توانائی کی کثافت 500Wh/kg سے زیادہ ہے، اس لیے اسے لتیم بیٹریوں کے بعد پاور لیتھیم بیٹری سسٹمز کی اگلی نسل کی ترقی کی سمت سمجھا جاتا ہے۔

لیتھیم سلفر بیٹریوں کے استعمال میں عملی مسائل کو حل کرنے کے لیے، بشمول چین کی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کی کیان ہینلن ٹیم، ساؤتھ چائنا یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کی وانگ ہائیہوئی ٹیم، چنگ ڈاؤ انرجی اینڈ انرجی سٹوریج میٹریلز ایڈوانسڈ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کی ٹیکنالوجی ریسرچ ٹیم، ہماری زیامین یونیورسٹی کیمیکل نان فینگ ژینگ ٹیم اور شنگھائی جیاوٹونگ یونیورسٹی وانگ کی ریسرچ ٹیم نے اہم پیش رفت کی ہے۔

اکتوبر 2018 میں، پروفیسر وانگ، Yitaiqian اور چین کی مختلف یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی) نے پایا کہ فرمی لیول کے نسبت والینس الیکٹران کے p-band سنٹر پوزیشن کی متحرک کارکردگی لیول میں ایک اہم عنصر ہے۔ -S بیٹریاں انٹرفیس الیکٹران کی منتقلی کا رد عمل۔ محققین نے پایا کہ سب سے چھوٹی مثبت پولرائزیشن اور بہترین شرح کارکردگی کے ساتھ کوبالٹ پر مبنی سلفر لے جانے والے مواد میں 417.3 ڈگری سینٹی گریڈ پر بھی 1 Mahg-40.0 کی گنجائش ہے، جو 137.3 kwkg-1 کی موجودہ سب سے زیادہ طاقت کی کثافت کے مساوی ہے۔ تحقیق کے نتائج بہترین توانائی کے مواد کے بین الاقوامی جریدے “جول” میں شائع ہوئے۔

لیتھیم سلفر بیٹری ایک دھاتی لتیم بیٹری مثبت بیٹری سسٹم ہے جس میں سلفر مثبت الیکٹروڈ کے طور پر ہے۔ شنگھائی جیاؤٹونگ یونیورسٹی میں میٹل پازیٹو الیکٹروڈ میں پیدا ہونے والے لی ڈینڈرائٹس کے تحفظ کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، وانگ کی ٹیم نے ایک نئی قسم کا لیتھیم بیٹری الیکٹرولائٹ سلوشن تیار کیا (ڈبل لیتھیم فلوروسلفونیمائیڈ کو ٹرائیتھائل فاسفیٹ میں تحلیل کیا جاتا ہے اور سیر شدہ الیکٹرولائٹ حاصل کرنے کے لیے ہائی فلیش پوائنٹ فلوروتھر) . اعلی ارتکاز الیکٹرولائٹ کے مقابلے میں، نئے الیکٹرولائٹ میں کم قیمت اور کم واسکاسیٹی ہے، دھاتی لی الیکٹروڈ کے تحفظ کو بڑھاتا ہے، لی الیکٹروڈ کے ڈینڈرائٹس کو مؤثر طریقے سے ہٹا سکتا ہے، اور ممکنہ حفاظتی خطرات کو ختم کرتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، حفاظت اور الیکٹرو کیمیکل کارکردگی 60 ° C سے زیادہ درجہ حرارت کے حالات میں بہتر ہوتی ہے۔

سائنسی تحقیق کے علاوہ، بیٹری کمپنیاں لیتھیم سلفر بیٹریاں بھی اپنے تکنیکی ذخائر میں سے ایک کے طور پر استعمال کرتی ہیں، جو فعال طور پر تکنیکی کامیابیوں کا مطالبہ کرتی ہیں۔ ان لسٹڈ کمپنیوں میں چائنا نیوکلیئر ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ، تبت اربن انویسٹمنٹ، جنلو گروپ، گوکسن ہائی ٹیک، ڈریم ویژن ٹیکنالوجی اور دیگر کمپنیوں نے لیتھیم سلفر بیٹری کے منصوبے لگائے ہیں۔

اگرچہ لیتھیم سلفر بیٹریوں کو مثالی توانائی کی کثافت حاصل کرنے کے عمل میں کچھ مسائل درپیش ہوتے ہیں، لیکن کچھ بیٹری ایپلی کیشنز، جیسے بغیر پائلٹ کے فضائی گاڑیاں (UAV)، آبدوزیں، اور سپاہی لے جانے والے تھیلے کے پتلے ہونے کے لیے زیادہ تقاضے ہوتے ہیں۔ دیگر مقاصد کے لیے بجلی کی فراہمی کے لیے، چونکہ وزن قیمت یا زندگی سے زیادہ اہم ہے، اس لیے لیتھیم سلفر بیٹریوں کو عملی استعمال میں لانا شروع ہو گیا ہے۔ برطانوی سٹارٹ اپ کمپنی آکسس انرجی کی تیار کردہ نئی لیتھیم سلفر بیٹری فی کلوگرام لیتھیم بیٹریوں سے تقریباً دو گنا توانائی ذخیرہ کر سکتی ہے جو اس وقت الیکٹرک گاڑیوں میں استعمال ہوتی ہے۔ تاہم، وہ زیادہ دیر تک نہیں چل سکتے اور تقریباً 100 چارج ڈسچارج سائیکل کے بعد ناکام ہو جائیں گے۔ آکسس کے چھوٹے پائلٹ پلانٹ کا ہدف ہر سال 10,000 سے 20,000 بیٹریاں تیار کرنا ہے۔ کہا جاتا ہے کہ بیٹری موبائل فون کے سائز کے پتلے بیگ میں پیک کی جاتی ہے۔ ہمیں جلد از جلد پاور لیتھیم بیٹریوں کی تخلیق نو اور ری سائیکلنگ کو کیوں فروغ دینے کی ضرورت ہے؟ اگرچہ میرے ملک کے لیتھیم کے وسائل دنیا میں چوتھے نمبر پر ہیں، لیکن لیتھیم ایسک کے ناقص گریڈ، صاف کرنے میں دشواری اور زیادہ لاگت کی وجہ سے، ہر سال لیتھیم ایسک کی ایک بڑی مقدار درآمد کی جاتی ہے، اور غیر ملکی انحصار کی ڈگری 85 فیصد سے تجاوز کر جاتی ہے۔ . اس کے علاوہ، چینی مانگ نے بیٹری گریڈ لتیم کاربونیٹ کی قیمت میں بھی اضافہ کیا ہے۔ حالیہ برسوں میں، قیمت میں تقریباً تین گنا اضافہ ہوا ہے، جس نے چینی لیتھیم بیٹری مینوفیکچررز کی خریداری کے اخراجات میں بہت زیادہ اضافہ کیا ہے۔ ایک طرف، پاور لیتھیم بیٹریوں کا خاتمہ ایک قیمتی “شہری کان” ہے۔ دھات کا مواد ایسک، لیتھیم، کوبالٹ، نکل اور دیگر قیمتی دھاتوں سے بہت زیادہ ہے۔ ری سائیکلنگ اور ری سائیکلنگ وسائل کے استعمال کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے، درآمدات کو کم کر سکتی ہے، اور بیرونی انحصار کو کم کر سکتی ہے اور قومی وسائل کی حکمت عملی کی حفاظت کو محفوظ بنا سکتی ہے۔ ژانگ تیانرین نے کہا کہ دوسری طرف، آلودگی کو روکنے اور ماحولیات کے تحفظ کے نقطہ نظر سے، اگر ضائع کی گئی لیتھیم بیٹریوں کو مناسب طریقے سے ضائع نہیں کیا گیا تو وہ ماحولیاتی ماحول کو بھی بہت نقصان پہنچائیں گی۔

نئی توانائی والی گاڑیوں کے لیے لیتھیم بیٹریوں کی بازیابی اور دوبارہ استعمال کو بہتر طور پر فروغ دینے، ماحولیاتی ماحول کی حفاظت، اور قومی تزویراتی وسائل کی حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، تین اہم مسائل ہیں: نامکمل ری سائیکلنگ سسٹم، ناپختہ تخلیق نو کی ٹیکنالوجی، اور کمزور۔ حوصلہ افزائی کا طریقہ کار میرے ملک کی نئی انرجی آٹوموبائل انڈسٹری کی صحت مند اور پائیدار ترقی کو فروغ دینے کے لیے کئی پہلوؤں نے تجاویز پیش کی ہیں۔

معیارات کی ترقی کو تیز کرنا اور انتظامی معیارات کو متحد کرنا متعلقہ کام کو انجام دینے کی بنیاد ہے۔ انہوں نے تجویز دی کہ متعلقہ محکمے استعمال شدہ بیٹریوں کی ری سائیکلنگ اور دوبارہ استعمال کے لیے انتظامی معیارات، تکنیکی معیارات اور تشخیصی معیارات کی تشکیل کو تیز کریں۔ صنعتی فوائد والے خطوں کی حوصلہ افزائی کریں کہ وہ نئی توانائی لیتھیم بیٹری کی نگرانی، بازیابی، اور ری سائیکلنگ کے منصوبے اور عمل درآمد کے اقدامات تیار کریں، اور ابتدائی پائلٹس کے ذریعے، قومی نفاذ کے اقدامات کو دریافت کریں جو صنعت کی حقیقتوں کے مطابق ہیں اور زیادہ قابل عمل ہیں۔