નવા શોધેલા મટીરીયલ્સ થી બેટરી વધુ ઝડપથી ચાર્જ કરી શકાશે

કેમ્બ્રિજ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ એવી સામગ્રીનો એક જૂથ ઓળખ્યો છે જેનો ઉપયોગ બેટરીને વધુ ઝડપી ચાર્જ કરવા માટે કરી શકાય છે.

જર્નલ નેચરમાં પ્રકાશિત થયેલા અભ્યાસમાં, સંશોધકોએ જટિલ સ્ફટિકીય માળખા સાથે સામગ્રીઓનો ઉપયોગ કર્યો હતો અને જાણવા મળ્યું હતું કે લિથિયમ આયનો દરે તેમાંથી પસાર થાય છે જે લાક્ષણિક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી કરતાં વધુ છે.

આ સામગ્રી, જેને નિબોબિયમ ટંગસ્ટન ઑકસાઈડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જ્યારે સાયકલ દરોના સામાન્ય દરે ઉપયોગમાં લેવાતી હોય ત્યારે ઊંચી ઊર્જાની ગીચતામાં પરિણમતું નથી, તે ઝડપી ચાર્જિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે પોતાનામાં આવે છે, તેમ અભ્યાસમાં જણાવવામાં આવ્યું છે.

કેમ્બ્રિજના કેમ્બ્રિજ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ કેમિસ્ટ્રીમાં પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક અને કાગળના પ્રથમ લેખકનું કહેવું છે કે, "ઘણી બેટરી સામગ્રીઓ એ જ બે કે ત્રણ સ્ફટિકના માળખા પર આધારિત છે, પરંતુ આ નિબોબિયમ ટંગસ્ટન ઓક્સાઇડ મૂળભૂત રીતે અલગ છે."

ઓક્સાઇડ ઓક્સિજનના "આધારસ્તંભ" દ્વારા ખુલ્લા રાખવામાં આવે છે, જે લિથિયમ આયનોને ત્રણ પરિમાણોમાં ખસેડવા માટે સક્રિય કરે છે.

"ઓક્સિજનના થાંભલાઓ, અથવા કતરક વિમાનો, આ સામગ્રીઓ અન્ય બેટરી સંયોજનો કરતા વધુ કઠોર બનાવે છે, વત્તા તેમના ખુલ્લા માળખાનો અર્થ છે કે વધુ લિથિયમ આયનો તેમની મારફતે આગળ વધી શકે છે, અને વધુ ઝડપથી," ગ્રિફિથે જણાવ્યું હતું.

તેમના સરળ સ્વરૂપમાં, બેટરી ત્રણ ઘટકો બને છે: હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ. જ્યારે બેટરી ચાર્જ થઈ રહી હોય ત્યારે લિથિયમ આયનો હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી કાઢવામાં આવે છે અને સ્ફટિક માળખું અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડમાં ખસેડો, જ્યાં તે સંગ્રહિત થાય છે. ઝડપી આ પ્રક્રિયા થાય છે, ઝડપી બેટરી ચાર્જ કરી શકાય છે.

સ્પંદનીય ફિલ્ડ ગ્રેડેન્ટ (પીએફજી) ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (એનએમઆર) સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી નામના એક તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, જે સહેલાઇથી બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીને લાગુ પડતી નથી, સંશોધકોએ ઓક્સાઇડ્સ દ્વારા લિથિયમ આયનોને હલનચલન કરતા માપન કર્યું હતું અને જાણવા મળ્યું છે કે તેઓ દરે કેટલાક ઓર્ડરોમાં ગયા લાક્ષણિક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી કરતાં તીવ્રતા વધારે છે.

હાલના લિથિયમ-આયન બેટરીમાં મોટાભાગના નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ્સ ગ્રેફાઇટના બનેલા હોય છે, જે ઉચ્ચ ઊર્જાની ઘનતા ધરાવે છે, પરંતુ ઊંચા દરો પર ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે, ડાંડેરિટ્સ તરીકે ઓળખાતા સ્પિંડલી લિથિયમ મેટલ રેસા રચાય છે, જે ટૂંકા સર્કિટ બનાવી શકે છે અને બૅટરીનું કારણ બની શકે છે. આગ પકડી અને સંભવતઃ વિસ્ફોટ કરવો.

પ્રોફેસર ક્લેર ગ્રેએ કાગળના વરિષ્ઠ લેખક તરીકે કહ્યું હતું કે, "હાઇ-રેટ એપ્લિકેશન્સમાં, અન્ય કોઈપણ ઓપરેટિંગ સંજોગોમાં સલામતી એ મોટી ચિંતા છે".

"આ સામગ્રી (નિબોબિયમ ટંગસ્ટન ઑક્સાઈડ્સ), અને તેમના જેવા અન્ય સંભવિતરૂપે, ચોક્કસપણે ઝડપી-ચાર્જિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે જોઈ શકાય છે જ્યાં તમારે ગ્રેફાઇટ માટે સુરક્ષિત વિકલ્પની જરૂર પડશે," ગ્રેએ જણાવ્યું હતું.

તેમના ઉચ્ચ લિથિયમ પરિવહન દરો ઉપરાંત, નિઓબિયમ ટંગસ્ટન ઑક્સાઈડ્સ પણ સરળ છે, તેવું આ અભ્યાસમાં જણાવવામાં આવ્યું છે.

એક સ્માર્ટફોનની સંભાવના સિવાય, જે સંપૂર્ણ રીતે મિનિટમાં ચાર્જ થઈ શકે છે, વધુ સારી બેટરીઓ પણ બે મોટા સ્વચ્છ તકનીકોના વ્યાપક દત્તક લઈ શકે છે: ઇલેક્ટ્રિક કાર અને સોલર પાવર માટે ગ્રિડ-સ્કેલ સ્ટોરેજ પણ છે.