नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के एक नए अध्ययन से पता चलता है कि लिथियम-आयन बैटरी सामग्री में लेजर-प्रेरित दोष बैटरी के प्रदर्शन में सुधार करते हैं। यह काम अमेरिकी ऊर्जा विभाग के ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में बैटरी परीक्षण शोधकर्ताओं के सहयोग से किया गया था। वे दिखाते हैं कि वाणिज्यिक उच्च-शक्ति वाले लेजर से बेहद कम कण लिथियम-आयन बैटरी सामग्री में छोटे दोष पैदा कर सकती हैं – ऐसे दोष जो बैटरी के प्रदर्शन को बढ़ा सकते हैं।
तकनीक, जिसे नैनोसेकंड स्पंदित लेजर एनीलिंग कहा जाता है, केवल 100 नैनोसेकंड तक चलती है और उसी प्रकार के लेजर द्वारा उत्पन्न होती है जिसका उपयोग आधुनिक नेत्र शल्य चिकित्सा में किया जाता है। शोधकर्ताओं ने ग्रेफाइट पर तकनीक का परीक्षण किया, लिथियम-आयन बैटरी एनोड्स में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री, सकारात्मक इलेक्ट्रोड। उन्होंने 10 कण और 80 कण के बैच में तकनीक का परीक्षण किया और वर्तमान क्षमता में अंतर की तुलना की; बिजली की गणना वोल्टेज को करंट से गुणा करके की जाती है।
पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और इलेक्ट्रिक कारों में लिथियम-आयन बैटरी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आगे के सुधारों के साथ, इन बैटरियों का परिवहन पर और पवन और सौर जैसे नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के भंडारण उपकरणों के रूप में बड़ा प्रभाव हो सकता है।
जय नारायण, एनसी राज्य में सामग्री विज्ञान में जॉन सी फैन परिवार प्रतिष्ठित अध्यक्ष और काम का वर्णन करने वाले एक पेपर के संबंधित लेखक ने नोट किया कि अध्ययन ने कई रोचक परिणाम दिखाए हैं। नारायण ने चार दशकों से अधिक समय तक फैले काम में सेमीकंडक्टर्स में दोषों को बनाने और हेरफेर करने के लिए लेज़रों के उपयोग का बीड़ा उठाया।
नारायण ने समझाया, “भौतिक दोष एक उपद्रव हो सकता है, लेकिन अगर आप उन्हें सही ढंग से इंजीनियर करते हैं तो आप उन्हें एक फायदा बना सकते हैं। यह तकनीक लिथियम आयनों के लिए बोलने के लिए दरवाजा खोलती है, इसलिए यह वर्तमान क्षमता को बढ़ाती है। ग्रेफाइट एनोड्स में सतह पर कदम और खांचे होते हैं – अधिक कदम बनाना लिथियम आयनों के अंदर जाने और बाहर निकलने के लिए अधिक दरवाजे बनाने जैसा है, जो फायदेमंद है। तकनीक रिक्तियों नामक दोष भी पैदा करती है, जो लापता परमाणु हैं, और यह लिथियम आयनों को आने और जाने के लिए और अधिक साइट प्रदान करने में मदद करता है, जो वर्तमान क्षमता से संबंधित है।
दालों की इष्टतम संख्या का उपयोग करने पर वर्तमान क्षमता में 20% की वृद्धि हुई, जो कि 80 दालों की तुलना में 10 के करीब थी।
हालांकि, अध्ययन से यह भी पता चला है कि बहुत अधिक अच्छी चीज भी एक बुरी चीज हो सकती है, क्योंकि ग्रेफाइट एनोड्स में बहुत अधिक दोष समस्याएं पैदा कर सकते हैं।
नारायण ने कहा, “लिथियम आयन का धनात्मक आवेश होता है, इसलिए यदि यह एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ता है तो यह लिथियम धातु बन जाता है, और आप ऐसा नहीं चाहते हैं।” “लिथियम धातु ग्रेफाइट एनोड से छोटे तार डेन्ड्राइट को बाहर निकालती है और आग लग सकती है। इसलिए आप यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि लिथियम आयन धातु न बने।”
नारायण ने कहा कि बैटरी में निहित अन्य इलेक्ट्रोड एनोड और कैथोड दोनों का उत्पादन करते समय निर्माताओं के पास नैनोसेकंड पल्स लेजर एनीलिंग का उपयोग करने की क्षमता होनी चाहिए।
नारायण ने कहा, “ये उच्च शक्ति वाले लेजर मौजूद हैं, और आप एक माइक्रोसेकेंड के भीतर एनोड्स और कैथोड का इलाज कर सकते हैं।” “कैथोड या एनोड एक शीट पर बने होते हैं, जो उपचार को अपेक्षाकृत तेज़ और आसान बनाता है।”
(स्रोत www.oilprice.com)
