जुलाई 2008 के अंत में, एक ब्रिटिश सौर विमान उच्च ऊंचाई पर तीन दिनों तक उड़ान भर गया, एक अनौपचारिक उड़ान सहनशक्ति रिकॉर्ड बना रहा। शायद थोड़ा ज्ञात है, लिथियम-सल्फर (ली-एस) बैटरी अपने घटकों में सबसे बड़ी तकनीकी प्रगति बन गई है। एक, यह रात में विमान को शक्ति देता है, और इसकी दक्षता बैटरी के शीर्ष पर भी बेजोड़ है।
सौर विमान Zephyr एस (नेटवर्क से तस्वीर) दस साल बाद, दुनिया ली-एस बैटरी के व्यावसायीकरण की प्रतीक्षा कर रही है। ड्रेक्सेल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की सफलता ने अपने अस्तित्व में बाधा डालने वाली बड़ी बाधाओं को समाप्त कर दिया है।
प्रौद्योगिकी कंपनियों इस तथ्य सीखा है: नोटबुक कंप्यूटर, मोबाइल फोन या इलेक्ट्रिक कार के विकास के चाहे, बैटरी प्रदर्शन प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में निरंतर सुधार पर निर्भर करता है केवल बैटरी के मामले की अनुमति दी, लिथियम आयन बैटरी में आगे बढ़ा जा सकता है - अब माना जाता है। बैटरी बाजार पर सबसे अच्छा है - सुधार की सीमा तक पहुंच रहे हैं।
स्थिर करने के लिए बैटरी प्रदर्शन पास के रूप में, कुछ कंपनियों के माध्यम से निचोड़ करने के लिए, एक अंतिम भरवां वाल्ट भंडारण उपकरणों के लिए, कोशिश कर रहे हैं संग्रहित ऊर्जा है कि आंतरिक घटकों के लिए योगदान नहीं करता है में से कुछ के आकार को कम करने की दृष्टि से। इन संरचनात्मक परिवर्तन कुछ दुर्भाग्यपूर्ण दुष्प्रभाव लाएगा उदाहरण के लिए, 2016 सैमसंग मोबाइल फोन में विस्फोट की एक श्रृंखला दिखाई दिया।
बैटरी सैमसंग मोबाइल फोन के विस्फोट (नेटवर्क से चित्र) के बाद प्रौद्योगिकी कंपनियों और शोधकर्ताओं लिथियम सल्फर (ली-एस) के लिए कैसे अध्ययन कर रहे हैं कोशिकाओं अंततः, लिथियम आयन बैटरी की जगह नए रासायनिक प्रतिक्रिया सिद्धांत के रूप में, और अधिक ऊर्जा को एक ही सेल में चार्ज किया जा सकता - इस उपाय बैटरी ऊर्जा घनत्व के विकास में करने के लिए भेजा। इस सुधार क्षमता लगभग 5-10 बार एक लिथियम आयन बैटरी लाया, बैटरी रन टाइम लंबे समय तक के तहत आरोपित के बीच आरोप से मेल खाती है।
समस्या यह है कि, पहले कई आरोप के पूरा होने के बाद, ली-एस सेल अब अपनी बेहतर क्षमता बनाए रख सकते हैं एक प्रमुख घटक ऊर्जा घनत्व को बढ़ाने के लिए के रूप में साबित कर दिया, सल्फर है, इलेक्ट्रोड 'polysulfide apos मध्यवर्ती के रूप में हो जाएगा प्रवास, इस महत्वपूर्ण घटक के प्रदर्शन की हानि हो जाती है और एक रिचार्जिंग प्रक्रिया कम हो जाती है।
वैज्ञानिक वर्षों से ली-एस बैटरी के अंदर इन polysulfide प्रतिक्रियाओं को स्थिर करने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन अधिकांश प्रयासों में अन्य जटिलताओं, जैसे बैटरी को वजन जोड़ने, महंगी सामग्री की आवश्यकता या कई जटिल प्रसंस्करण चरणों को जोड़ने की आवश्यकता है। लेकिन अब एक नई विधि पैदा हुई है। अमेरिकन केमिकल सोसाइटी के जर्नल ऑफ एप्लाइड कैमिस्ट्री एंड इंटरफेस के नवीनतम अंक में ड्रेक्सल्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग द्वारा किए गए एक अध्ययन का शीर्षक टाइटेनियम डाइऑक्साइड (टीआईओ) नैनोफाइबर ली के रूप में है। -एस बैटरी में पॉलिसाल्फाइड फिक्स्डेटिव्स पर रिपोर्ट करें: लुईस एसिड-बेस इंटरैक्शन का सबूत, यह बताता है कि यह पोलिफल्फाइड को जगह में रख सकता है, जिससे इस तरह के कोशिकाओं के प्रभावशाली सहनशक्ति को बनाए रखा जा सकता है जबकि समग्र वजन कम हो जाता है और उन्हें उत्पादन किया जाता है। समय आवश्यक है।
हम बनाया है एक झरझरा टाइटेनियम ऑक्साइड से चली आ रही nanofiber मैट लिथियम सल्फर बैटरी में मुख्य कैथोड सामग्री के रूप में, डॉ विभा कालरा, ने कहा कि वह इंजीनियरिंग, मुख्य अनुसंधान लेखक 'यह एक महत्वपूर्ण विकास है की स्कूल में सहायक प्रोफेसर था, क्योंकि हमने पाया है कि हम में से एक डाइऑक्साइड - सल्फर कैथोड उच्च चालकता है मजबूत रसायन, जिसका अर्थ है कि यह बैटरी की विशिष्ट क्षमता में वृद्धि कर सकते द्वारा polysulfide के संयोजन बातचीत करने में सक्षम है, जबकि इसकी प्रभावशाली प्रदर्शन को बनाए रखने। हम भी साबित कर सकते हैं कि चिपकने वाला पूरी तरह से रद्द किया जा सकता और कैथोड पक्ष सेट उपकरणों, जो 30-50% इलेक्ट्रोड के वजन से - हमारे केवल कुछ सेकंड विधि सल्फर कैथोड मौजूदा मानकों के रूप में लगभग आधे 'लग सकता है।
उनके परिणाम बताते हैं कि सूक्ष्म स्तर पर nanofiber चटाई समान घोंसला, एक उत्कृष्ट मंच सल्फर कैथोड, के रूप में यह पकड़ने और polysulfides उत्पादित बैटरी को आकर्षित कर सकते हैं। बनाए रखना कैथोड संरचना में polysulfide शटल से बचाता है इस घटना गिरावट, जब वे एक सेल कैथोड और एनोड इलेक्ट्रोलाइट समाधान से अलग होता है में भंग कर रहे है।
कालरा रिपोर्टों के अनुसार, इस कैथोड डिजाइन केवल ली-एस बैटरी ऊर्जा घनत्व बनाए रखने में मदद नहीं कर सकते, लेकिन यह भी सामग्री के वजन में वृद्धि के बिना इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए और उत्पादन की अतिरिक्त लागत के कारण।
इन दोहरे लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, टीम ने इस बारे में गहराई से अध्ययन किया, जिसमें प्रतिक्रिया तंत्र और पोलिसाल्फाइड गठन शामिल है ताकि यह समझ सके कि इलेक्ट्रोड होस्ट सामग्री उन्हें कैसे मदद करती है।
इस अध्ययन से पता चलता है कि कैथोड में टाइटेनियम ऑक्साइड और सल्फर के बीच एक मजबूत लुईस एसिड-बेस इंटरैक्शन है, जो पॉलिस्फाइड को इलेक्ट्रोलाइट में प्रवेश करने से रोकता है, जो बैटरी प्रदर्शन में गिरावट का मुख्य कारण है। लेखकों में से एक, काल्रास लैब एक पोस्टडोक्टरल शोधकर्ता डॉ अरविंदर सिंह ने कहा।
इस कैथोड डिजाइन मतलब है कि वे ली-एस बैटरी ऊर्जा घनत्व को बनाए रखने में मदद कर सकते हैं - और मामले की अतिरिक्त सामग्री और उत्पादन लागत के वजन में वृद्धि के बिना बाहर किया जाना, Kalra.Kalras पिछले अध्ययनों nanofiber इलेक्ट्रोड विभिन्न लाभों होने वे कर रहे हैं कि अधिक वर्तमान बैटरी विधानसभा। वे जिसका अर्थ है कि वे चार्ज के दौरान विस्तार करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता वर्तमान इलेक्ट्रोड तुलना में एक बड़ा सतह क्षेत्र, है, जो एक इलेक्ट्रोलाइट जेल भर कर एक बैटरी की भंडारण क्षमता में वृद्धि कर सकते हैं, तो वे उपकरण ज्वलनशील घटकों में समाप्त किया जा सकता लीक, आग और विस्फोट करने के लिए अपने संवेदनशीलता को कम करने के।
वे एक इलेक्ट्रोस्पिनिंग प्रक्रिया द्वारा बनाए जाते हैं जो कि मार्शमलो बनाने की तरह दिखता है, जिसका अर्थ है कि उन्हें मानक पाउडर-आधारित इलेक्ट्रोड पर लाभ होता है, जिसके लिए इन्सुलेशन और चिपकने वाले रसायनों की आवश्यकता होती है जो उत्पादन के दौरान प्रदर्शन को कम कर सकती हैं। ।
Electrospinning निर्माण प्रक्रिया , marshmallows बनाने की तरह लग रहा है। (वेब से छवि) बैटरी प्रदर्शन में सुधार के लिए बाइंडर-फ्री, स्टैंड-अलोन कैथोड प्लेटफॉर्म का उत्पादन करने के लिए, कल्रास लैब्स ने एक तेजी से सल्फर डिप्लोशन तकनीक विकसित की जो सल्फर को अपने सब्सट्रेट में केवल पांच सेकंड में जोड़ती है।
'Nanofiber चटाई, 140 डिग्री सेल्सियस वातावरण में मामूली दबाव के पिघला हुआ सल्फर आवेदन - बिना समय लेने वाली मशीनिंग या जहरीले रसायनों मिश्रित, जबकि कैथोड की प्रभावकारिता में सुधार एक लंबे समय हमारे ली प्रयोग करने के लिए रखा जा सकता है। सही इलेक्ट्रोड संरचना प्रदान करने के लिए एस, 'कालरा ने कहा कि' बैटरी चक्र में, fading क्षमता, जिनमें से ली-एस बैटरी के व्यावसायीकरण के लिए एक प्रमुख बाधा है कम करता है। '
'हमारे शोध से पता चलता है निरंतर कि और इन इलेक्ट्रोड के प्रभावी क्षमता चार गुना लिथियम आयन बैटरी है। और हमारे अभिनव, कम लागत विधि कुछ सेकंड के भीतर सल्फाइड कैथोड, जो निर्माण के लिए एक प्रमुख बाधा समाप्त बना सकते हैं।'
यह एक लैपटॉप, मोबाइल फोन या इलेक्ट्रिक वाहन विकास है या नहीं, बैटरी प्रदर्शन प्रौद्योगिकी धक्का की निरंतर सुधार आगे केवल बैटरी के मामले में अनुमति पर निर्भर करता है, लिथियम आयन बैटरी - यह अब बाजार पर सबसे अच्छा बैटरी माना जाता है - है बढ़ाया सीमा को प्राप्त। (नेटवर्क से चित्र)
2008 Zephyr-6s सौर संचालित विमान उड़ान रिकॉर्ड के बाद से, कई कंपनियों ली-एस बैटरी के विकास में निवेश किया है, विभिन्न बिजली के वाहनों की बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए चाहते हैं, मोबाइल उपकरणों के आरोपों के बीच में लंबे समय तक, और यहां तक कि पूरे ऊर्जा मदद नेटवर्क रुक-रुक कर पवन और सौर ऊर्जा की सुविधा के लिए। Kalras काम अब एक तरह से इस बैटरी प्रौद्योगिकी के विकास के लिए बाधाओं की एक श्रृंखला को तोड़ने के लिए प्रदान कर सकते हैं।
टीम अपने ली-एस कैथोड को चक्र जीवन में सुधार करने, पॉलिसाल्फाइड गठन को कम करने और लागत को कम करने के लक्ष्य के साथ विकसित करना जारी रखेगी।
