अगली पीढ़ी की सॉलिड-स्टेट बैटरियों के लिए महत्वपूर्ण सामग्री बनने के लिए रबर से पारंपरिक सामग्रियों को बदलने की उम्मीद है

इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) को मुख्यधारा में लाने के लिए, उन्हें लागत प्रभावी, सुरक्षित और लंबे समय तक चलने वाली बैटरी की आवश्यकता होती है जो उपयोग के दौरान पर्यावरण को विस्फोट या नुकसान नहीं पहुंचाती हैं। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं को पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक आशाजनक विकल्प मिल सकता है:रबड़.

इलास्टोमर्स, या सिंथेटिक रबर, व्यापक रूप से उपभोक्ता उत्पादों और उन्नत तकनीकों जैसे पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स और सॉफ्ट रोबोट में उनके बेहतर यांत्रिक गुणों के कारण उपयोग किए जाते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब सामग्री को 3 डी संरचना में तैयार किया जाता है, तो यह तेज लिथियम आयन परिवहन के लिए एक सुपर हाइवे के रूप में कार्य करता है, जिसमें बेहतर यांत्रिक कठोरता होती है जो बैटरी को अधिक चार्ज करने और आगे बढ़ने की अनुमति देती है। शोध कोरिया एडवांस्ड इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के सहयोग से किया गया था और प्रकृति पत्रिका में प्रकाशित हुआ है।

एक पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी में, आयनों को एक तरल इलेक्ट्रोलाइट द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। हालांकि, ऐसी बैटरी स्वाभाविक रूप से अस्थिर होती हैं: यहां तक ​​​​कि थोड़ी सी भी क्षति इलेक्ट्रोलाइट्स में लीक हो सकती है, जिससे विस्फोट या आग लग सकती है। सुरक्षा चिंताओं ने उद्योग को सॉलिड-स्टेट बैटरी पर ध्यान केंद्रित करने के लिए मजबूर किया है, जिसे अकार्बनिक सिरेमिक सामग्री या कार्बनिक पॉलिमर का उपयोग करके बनाया जा सकता है।
"ज्यादातर उद्योग अकार्बनिक ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स के निर्माण पर केंद्रित हैं। लेकिन उन्हें बनाना मुश्किल है, महंगा है और पर्यावरण के अनुकूल नहीं है," जॉर्ज डब्ल्यू वुड्रूफ स्कूल ऑफ मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एक सहयोगी प्रोफेसर सेउंग वू ली कहते हैं, जो एक शोध टीम का हिस्सा थे। जिसने रबर आधारित कार्बनिक बहुलक को अन्य सामग्रियों से बेहतर पाया। सॉलिड पॉलीमर इलेक्ट्रोलाइट्स अपनी कम निर्माण लागत, नॉन-टॉक्सिक और सॉफ्ट गुणों के कारण बहुत रुचि को आकर्षित करना जारी रखते हैं। हालांकि, ठोस राज्य बैटरी के विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए पारंपरिक बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स में पर्याप्त आयनिक चालकता और यांत्रिक स्थिरता नहीं होती है।
उपन्यास 3डी डिजाइन ऊर्जा घनत्व और प्रदर्शन में एक छलांग लाता है
xरबड़आम समस्याओं (धीमी लिथियम आयन परिवहन और खराब यांत्रिक गुणों) को हल करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट्स। मुख्य सफलता सामग्री को एक कठोर रबर मैट्रिक्स में त्रि-आयामी (3 डी) इंटरकनेक्टेड प्लास्टिक क्रिस्टलीय चरणों को बनाने की अनुमति देना था। यह अनूठी संरचना उच्च आयनिक चालकता, उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों और विद्युत रासायनिक स्थिरता लाती है।
रबर इलेक्ट्रोलाइट को एक साधारण पोलीमराइजेशन प्रक्रिया का उपयोग करके कम तापमान पर बनाया जा सकता है जो इलेक्ट्रोड सतह पर एक फर्म और चिकनी इंटरफेस का उत्पादन करता है। रबर इलेक्ट्रोलाइट के ये अनूठे गुण लिथियम डेंड्राइट्स के विकास को रोकते हैं और आयनों की तेज गति की अनुमति देते हैं, जिससे ठोस अवस्था की बैटरी कमरे के तापमान पर भी मज़बूती से संचालित होती है।
रबड़अपने उच्च यांत्रिक गुणों के लिए हर जगह उपयोग किया जाता है, जो हमें सस्ती, अधिक विश्वसनीय और सुरक्षित बैटरी बनाने में सक्षम करेगा। उच्च आयन चालकता का मतलब है कि आप एक ही समय में अधिक आयनों को स्थानांतरित कर सकते हैं, और इन बैटरियों की विशिष्ट ऊर्जा और ऊर्जा घनत्व को बढ़ाकर, आप इलेक्ट्रिक वाहन की सीमा बढ़ा सकते हैं।

शोधकर्ता अब बैटरी के प्रदर्शन को बेहतर बनाने, इसके चक्र समय को बढ़ाने और बेहतर आयनिक चालकता के माध्यम से चार्जिंग समय को कम करने के तरीकों पर काम कर रहे हैं। अब तक, उनके प्रयासों के परिणामस्वरूप बैटरी प्रदर्शन/चक्र समय में दो सुधार हुए हैं।

यह काम इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एक नवाचार केंद्र के रूप में जॉर्जिया की प्रतिष्ठा को बढ़ा सकता है। एसके इनोवेशन, एक वैश्विक ऊर्जा और पेट्रोकेमिकल कंपनी, अगली पीढ़ी की सॉलिड-स्टेट बैटरी बनाने के लिए संस्थान के साथ चल रहे सहयोग के हिस्से के रूप में इलेक्ट्रोलाइट सामग्री में अतिरिक्त शोध का वित्तपोषण कर रही है जो पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में अधिक सुरक्षित और अधिक ऊर्जा-गहन हैं। एसके इनोवेशन ने हाल ही में वाणिज्य, जॉर्जिया में एक नए इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी संयंत्र के निर्माण की घोषणा की, जिसके 2023 तक प्रति वर्ष 21.5 गीगावाट घंटे लिथियम-आयन बैटरी का उत्पादन करने की उम्मीद है।
ऑल-सॉलिड-स्टेट बैटरी इलेक्ट्रिक वाहनों के माइलेज और सुरक्षा में काफी सुधार कर सकती है। एसके इनोवेशन सहित तेजी से बढ़ती बैटरी कंपनियां, सभी सॉलिड-स्टेट बैटरियों के व्यावसायीकरण को ईव मार्केट के लिए गेम चेंजर के रूप में देखती हैं। एसके इनोवेशन के नेक्स्ट जेनरेशन बैटरी रिसर्च सेंटर के निदेशक क्यूंघवान चोई ने कहा: "एसके इनोवेशन और जॉर्जिया इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर सेउंग वू ली के सहयोग से चल रही परियोजना के माध्यम से सभी ठोस-राज्य बैटरी के तेजी से आवेदन और व्यावसायीकरण के लिए उच्च उम्मीदें हैं। प्रौद्योगिकी के।"