सियोल में हानयांग विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और वाहनों में उपयोग की जाने वाली बैटरियों के प्रदर्शन और स्थायित्व को बढ़ाने के लिए एक नया तरीका विकसित किया है। उनकी तकनीक में बैटरी कैथोड को एक विशेष घोल से धोना और कोटिंग करना शामिल है।
स्मार्टफोन और लैपटॉप से लेकर इलेक्ट्रिक कारों और रोबोट तक कई आधुनिक गैजेट और मशीनों को बिजली देने के लिए बैटरियां आवश्यक हैं। हालाँकि, बैटरी डेवलपर्स के सामने मुख्य चुनौतियों में से एक बैटरी कोशिकाओं की ऊर्जा घनत्व और स्थायित्व को बढ़ाना है, विशेष रूप से कैथोड के रूप में उच्च-निकल (नी) सामग्री का उपयोग करने वालों में।
उच्च निकल कैथोड के कई फायदे हैं जैसे उच्च क्षमता और कम लागत। हालाँकि, उनमें एक महत्वपूर्ण खामी भी है - पर्यावरण के साथ बातचीत के प्रति उनकी उच्च प्रतिक्रिया के कारण तेजी से गिरावट की प्रवृत्ति। इससे कैथोड की सतह पर अवांछित लिथियम यौगिकों का निर्माण होता है और इलेक्ट्रोलाइट के साथ हानिकारक प्रतिक्रियाएं होती हैं - तरल जो बैटरी के अंदर विद्युत चार्ज को स्थानांतरित करता है।
इस समस्या को दूर करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक सरल लेकिन प्रभावी समाधान विकसित किया है: कैथोड को पानी से धोना जिसमें घुले हुए कोबाल्ट (सीओ) आयन होते हैं। यह प्रक्रिया कैथोड सतह से अतिरिक्त लिथियम को हटा देती है और एक पतली, समान, कोबाल्ट युक्त परत बनाती है जो एक सुरक्षा कवच के रूप में कार्य करती है। यह परत इलेक्ट्रोलाइट के साथ कैथोड के सीधे संपर्क को रोकती है, जिससे आगे गिरावट की संभावना कम हो जाती है।
वैज्ञानिकों ने धुले हुए कैथोड में एक फ्लोराइड कोटिंग भी जोड़ी, जिससे बैटरी की स्थिरता और सुरक्षा में और वृद्धि हुई। फ्लोराइड कोटिंग इलेक्ट्रोलाइट लवण को टूटने और गैस के बुलबुले बनने से रोकती है, जिससे बैटरी फूल सकती है और फट भी सकती है।
शोधकर्ताओं ने कई हाई-निकल कैथोड पर अपनी धुलाई और कोटिंग तकनीक का परीक्षण किया, जिससे उनके प्रदर्शन और जीवनकाल में काफी सुधार हुआ। उपचारित कैथोड ने 90 चक्रों के बाद अपनी मूल क्षमता का 500% से अधिक बरकरार रखा, जबकि अनुपचारित कैथोड 80% से कम था। उन्होंने पारंपरिक कैथोड की तुलना में उच्च ऊर्जा घनत्व और कम गैस निर्माण भी दिखाया।
वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि उनकी तकनीक विभिन्न अनुप्रयोगों, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों और बड़े इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अधिक कुशल और विश्वसनीय बैटरी के विकास का मार्ग प्रशस्त करेगी। वे यह भी उम्मीद करते हैं कि उनके परिणाम अन्य वैज्ञानिकों को निकल-समृद्ध कैथोड की स्थिरता और स्थायित्व में सुधार के नए तरीके खोजने के लिए प्रेरित करेंगे।
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