நெகிழ்வான திட நிலை பேட்டரிகள் என்றால் என்ன?

மின்சார வாகனங்களின் வரம்பை அதிகரிக்கவும் மடிக்கணினிகள் மற்றும் ஸ்மார்ட்போன்களில் தீ ஏற்படுவதைத் தடுக்கவும் கூடிய புதிய வகை திட-நிலை பேட்டரியை சர்வதேச விஞ்ஞானிகள் குழு உருவாக்கியுள்ளது. ஆசிரியர்கள் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளை மேம்பட்ட ஆற்றல் பொருட்களில் விவரிக்கின்றனர். வழக்கமான ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படும் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளை 'திடமான', பீங்கான்களுடன் மாற்றுவதன் மூலம், அவை மிகவும் பயனுள்ள, நீண்ட கால பேட்டரிகளை உற்பத்தி செய்ய முடியும், அவை பயன்பாட்டிற்கும் பாதுகாப்பானவை. இந்த நன்மைகள் மின்சார கார்கள் உட்பட அனைத்து வகையான சாதனங்களுக்கும் மிகவும் திறமையான, பசுமையான பேட்டரிகளுக்கு வழி வகுக்கும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர்.

அமெரிக்கா மற்றும் இங்கிலாந்தைச் சேர்ந்த ஆய்வின் ஆசிரியர்கள், லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு மாற்றாக சில காலமாக ஆராய்ந்து வருகின்றனர். 2016 ஆம் ஆண்டில், வழக்கமான லித்தியம் அயன் செல்களை விட இரண்டு மடங்கு மின்னழுத்தத்தில் செயல்படக்கூடிய ஒரு திட-நிலை பேட்டரியை உருவாக்குவதாக அவர்கள் அறிவித்தனர், ஆனால் அதே செயல்திறனுடன்.

அவர்களின் சமீபத்திய வடிவமைப்பு இந்த முந்தைய பதிப்பில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கும் அதே வேளையில், எம்ஐடியைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர் பேராசிரியர் டொனால்ட் சடோவே, மேம்பாட்டிற்கு இன்னும் இடம் இருப்பதாகக் குறிப்பிடுகிறார்: "உயர்ந்த வெப்பநிலையில் பீங்கான் பொருட்களில் அதிக அயனி கடத்துத்திறனை அடைவது கடினம்," என்று அவர் விளக்கினார். "இது ஒரு திருப்புமுனை சாதனை." இந்த மேம்படுத்தப்பட்ட பேட்டரிகளை சோதனை செய்த பிறகு மின்சார வாகனங்கள் அல்லது விமானங்களை இயக்குவதற்கு ஏற்றதாக இருக்கும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர்.

திட நிலையில் உள்ள பேட்டரிகள், எரியக்கூடிய, திரவப் பொருட்களைக் காட்டிலும் செராமிக் எலக்ட்ரோலைட்டுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அதிக வெப்பத்தால் ஏற்படும் சேதத்தைத் தடுக்கிறது. பேட்டரி சேதமடைந்து, தீப்பிடிப்பதைத் தடுக்கும் பீங்கான் எலக்ட்ரோலைட் கரிகளை பற்றவைப்பதை விட அதிக வெப்பமடையத் தொடங்கினால். இந்த திடப் பொருட்களின் கட்டமைப்பில் உள்ள துளைகள், திடப்பொருளுக்குள் ஒரு நீட்டிக்கப்பட்ட பிணையத்தின் வழியாக நகரும் அயனிகளுடன் அதிக மின் கட்டணத்தை எடுத்துச் செல்ல உதவுகின்றன.

எரியக்கூடிய திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளுடன் ஒப்பிடும்போது விஞ்ஞானிகள் தங்கள் பேட்டரிகளின் மின்னழுத்தம் மற்றும் கொள்ளளவு இரண்டையும் உயர்த்த முடிந்தது என்பதே இந்த அம்சங்கள். உண்மையில், பேராசிரியர் சடோவே கூறினார்: "12 டிகிரி C [90°F] இல் இயங்கும் 194 வோல்ட் கொண்ட லித்தியம்-காற்று கலத்தை நாங்கள் நிரூபித்தோம். இது வேறு எவரும் சாதித்ததை விட அதிகம்."

இந்த புதிய பேட்டரி வடிவமைப்பு எரியக்கூடிய எலக்ட்ரோலைட்டுகளை விட பிற சாத்தியமான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, பீங்கான் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் பொதுவாக ஆர்கானிக் எலக்ட்ரோலைட்டுகளை விட நிலையானவை. "ஆச்சரியமான விஷயம் என்னவென்றால், அது எவ்வளவு நன்றாக வேலை செய்தது" என்று பேராசிரியர் சடோவே கூறினார். "இந்த கலத்தில் நாங்கள் செலுத்தியதை விட அதிக ஆற்றலைப் பெற்றோம்."

இந்த நிலைத்தன்மை, உற்பத்தியாளர்கள் அதிக எண்ணிக்கையிலான திட-நிலை செல்களை மடிக்கணினிகள் அல்லது மின்சார கார்களில் அதிக வெப்பமடைவதைப் பற்றி கவலைப்படாமல், சாதனங்களை மிகவும் பாதுகாப்பானதாக ஆக்குகிறது மற்றும் அவற்றின் செயல்பாட்டு ஆயுளை நீட்டிக்க அனுமதிக்கும். தற்போது, ​​இந்த வகையான பேட்டரிகள் அதிக வெப்பமடைந்தால், அவை தீப்பிடிக்கும் அபாயத்தை இயக்குகின்றன - சமீபத்தில் Samsung Galaxy Note 7 போனில் நடந்தது போல. எரிபொருளைத் தக்கவைக்க உயிரணுக்களுக்குள் காற்று இல்லாததால் ஏற்படும் தீப்பிழம்புகள் பரவ முடியாமல் போகும்; உண்மையில், அவர்கள் ஆரம்ப சேதத்தின் தளத்திற்கு அப்பால் பரவ முடியாது.

இந்த திடப் பொருட்களும் மிக நீண்ட காலம் நீடிக்கும்; இதற்கு மாறாக, லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளை எரியக்கூடிய திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளை உருவாக்கும் சில முயற்சிகள், அதிக வெப்பநிலையில் (100°C க்கு மேல்) செயல்படுவது வழக்கமாக 500 அல்லது 600 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு தீப்பிடிக்கிறது. பீங்கான் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் 7500 க்கும் மேற்பட்ட சார்ஜ்/டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளை தீ பிடிக்காமல் தாங்கும்."

புதிய கண்டுபிடிப்புகள் EVகளின் வரம்பை விரிவுபடுத்துதல் மற்றும் ஸ்மார்ட்போன் தீப்பிடிப்பதைத் தடுப்பது ஆகிய இரண்டிற்கும் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாக இருக்கும். சாடோவேயின் கூற்றுப்படி: "பழைய தலைமுறை பேட்டரிகள் ஈய அமிலம் [கார்] ஸ்டார்டர் பேட்டரிகளைக் கொண்டிருந்தன. அவை குறுகிய தூரத்தைக் கொண்டிருந்தன, ஆனால் நம்பமுடியாத அளவிற்கு நம்பகத்தன்மை கொண்டவை," என்று அவர் மேலும் கூறினார், "அது 60 ° C ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், அது அவர்களின் எதிர்பாராத பலவீனம். அது தீ பிடிக்கும்."

இன்றைய லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள், இதிலிருந்து ஒரு படி மேலே என்று அவர் விளக்குகிறார். "அவை நீண்ட தூரத்தைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவை கடுமையான வெப்பமடைதல் மற்றும் தீப்பிடிப்பதால் சேதமடையலாம்," என்று அவர் மேலும் கூறினார், புதிய திட-நிலை பேட்டரி ஒரு "அடிப்படை முன்னேற்றம்" ஆகும், ஏனெனில் இது மிகவும் நம்பகமான, பாதுகாப்பான சாதனங்களுக்கு வழிவகுக்கும்.

எம்ஐடியின் விஞ்ஞானிகள், இந்தத் தொழில்நுட்பம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுவதற்கு ஐந்து ஆண்டுகள் ஆகலாம் என்று நினைக்கிறார்கள், ஆனால் அடுத்த ஆண்டு தொடக்கத்தில், சாம்சங் அல்லது ஆப்பிள் போன்ற பெரிய உற்பத்தியாளர்களிடமிருந்து ஸ்மார்ட்போன்களில் இந்த வகையான பேட்டரிகள் பொருத்தப்பட்டிருப்பதைக் காணலாம். மடிக்கணினிகள் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள் உட்பட தொலைபேசிகளைத் தவிர இந்த செல்களுக்கு பல வணிகப் பயன்பாடுகள் உள்ளன என்றும் அவர்கள் குறிப்பிட்டனர்.

இருப்பினும், தொழில்நுட்பம் முழுமையடைவதற்கு முன் இன்னும் சில வழிகள் உள்ளன என்று பேராசிரியர் சடோவே எச்சரிக்கிறார். "எங்களிடம் ஒரு செல் கிடைத்துள்ளது, அது மிகவும் சிறப்பானதாகத் தோன்றுகிறது, ஆனால் அது மிக ஆரம்ப நாட்கள்.

இந்த முன்னேற்றம் உடனடியாக பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படும் என Sadoway நம்புகிறது, ஏனெனில் இது அதிக வரம்பில் EV களுக்கு எரிபொருளை அளிப்பது மட்டுமல்லாமல் ஸ்மார்ட்போன் தீயை தடுக்கும் ஆற்றலையும் கொண்டுள்ளது. பெரும்பாலான உற்பத்தியாளர்கள் தங்கள் பாதுகாப்பு மற்றும் நம்பகத்தன்மையை நம்பிவிட்டால், ஐந்தாண்டுகளுக்குள் திட நிலை பேட்டரிகள் உலகளவில் பயன்படுத்தப்படலாம் என்ற அவரது கணிப்பு இன்னும் ஆச்சரியமாக இருக்கிறது.