නම්‍යශීලී ඝන තත්ව බැටරි යනු මොනවාද?

ජාත්‍යන්තර විද්‍යාඥයින් පිරිසක් විසින් විද්‍යුත් වාහන පරාසය වැඩි කිරීමට සහ ලැප්ටොප් සහ ස්මාට්ෆෝන් ගිනි ගැනීම් වලක්වා ගත හැකි නව ඝන තත්වයේ බැටරියක් නිපදවා ඇත. කතුවරුන් ඔවුන්ගේ සොයාගැනීම් උසස් බලශක්ති ද්‍රව්‍යවල විස්තර කරයි. සාම්ප්‍රදායික නැවත ආරෝපණය කළ හැකි බැටරිවල භාවිතා කරන ද්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝලය වෙනුවට 'ඝන', සෙරමික් ඒවා ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමෙන්, භාවිතයට වඩාත් ආරක්ෂිත වන, වඩා ඵලදායී, දිගු කල් පවතින බැටරි නිපදවීමට ඔවුන්ට හැකි වේ. පර්යේෂකයන් බලාපොරොත්තු වන්නේ මෙම වාසි විදුලි මෝටර් රථ ඇතුළු සියලු වර්ගවල උපාංග සඳහා වඩාත් කාර්යක්ෂම, හරිත බැටරි සඳහා මග පෑදිය හැකි බවයි.

එක්සත් ජනපදයේ සහ එක්සත් රාජධානියේ අධ්‍යයනයේ කතුවරුන්, ලිතියම් අයන බැටරිවල ද්‍රව විද්‍යුත් විච්ඡේදක සඳහා විකල්ප ගවේෂණය කර ඇත. 2016 දී ඔවුන් සාම්ප්‍රදායික ලිතියම් අයන සෛලවල වෝල්ටීයතාව මෙන් දෙගුණයකට වඩා වැඩි වෝල්ටීයතාවයකින් ක්‍රියා කළ හැකි නමුත් ඒ හා සමාන කාර්යක්ෂමතාවයකින් යුත් ඝණ තත්වයේ බැටරියක් නිපදවන බව නිවේදනය කරන ලදී.

ඔවුන්ගේ නවතම සැලසුම මෙම පෙර අනුවාදයේ සැලකිය යුතු දියුණුවක් නියෝජනය කරන අතර, MIT හි පර්යේෂක මහාචාර්ය ඩොනල්ඩ් සැඩෝවේ සඳහන් කරන්නේ වැඩිදියුණු කිරීමට තවමත් ඉඩ ඇති බවයි: "උසස් උෂ්ණත්වවලදී සෙරමික් ද්‍රව්‍යවල ඉහළ අයනික සන්නායකතාවක් ලබා ගැනීම දුෂ්කර විය හැකිය," ඔහු පැහැදිලි කළේය. "මෙය විශිෂ්ට ජයග්රහණයක් විය." පර්යේෂකයන් බලාපොරොත්තු වන්නේ මෙම වැඩිදියුණු කරන ලද බැටරි පරීක්‍ෂා කිරීමෙන් පසු විදුළි වාහන සඳහා හෝ ගුවන් යානා බල ගැන්වීමට පවා සුදුසු බව ඔප්පු වනු ඇති බවයි.

ඝන තත්ත්‍වයේ බැටරි අධික උනුසුම් වීම නිසා සිදුවන හානි වලක්වනු ලබන්නේ දැවෙන, ද්‍රවයට වඩා සෙරමික් ඉලෙක්ට්‍රෝලය භාවිතා කිරීමෙනි. බැටරිය හානි වී සෙරමික් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් චාර් ජ්වලනයට වඩා උනුසුම් වීමට පටන් ගනී නම්, එය ගිනි ගැනීමෙන් වළක්වයි. මෙම ඝණ ද්‍රව්‍යවල ව්‍යුහයේ ඇති සිදුරු ද ඝන ද්‍රව්‍ය තුළ විස්තීර්ණ ජාලයක් හරහා ගමන් කරන අයන සමඟ ඉතා ඉහළ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් රැගෙන යාමට ඔවුන්ට හැකියාව ලබා දේ.

මෙම ලක්‍ෂණවලින් අදහස් වන්නේ ගිනි ගන්නා ද්‍රව විද්‍යුත් විච්ඡේදක අඩංගු බැටරි සමඟ සසඳන විට විද්‍යාඥයන් තම බැටරිවල වෝල්ටීයතාවය සහ ධාරිතාවය යන දෙකම ඉහළ නැංවීමට සමත් වී ඇති බවයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, මහාචාර්ය සැඩෝවේ මෙසේ පැවසීය: "අපි වෝල්ට් 12 ක ලිතියම්-වායු කෝෂයක් සෙල්සියස් අංශක 90 [194 ° F] දී ක්‍රියා කරන බව පෙන්නුම් කළෙමු. එය අන් කිසිවකුට වඩා ඉහළ අගයකි."

සෙරමික් ඉලෙක්ට්‍රෝලය සාමාන්‍යයෙන් කාබනික ඒවාට වඩා ස්ථායී වීම ඇතුළුව, මෙම නව බැටරි සැලසුම ගිනි ගන්නා විද්‍යුත් විච්ඡේදකවලට වඩා වෙනත් විභව වාසි ඇත. "පුදුම දෙය නම් එය කෙතරම් හොඳින් ක්‍රියාත්මක වූවාද යන්නයි" යනුවෙන් මහාචාර්ය සැඩෝවේ පැවසීය. "අපි මේ සෛලය තුළට දැම්මාට වඩා වැඩි ශක්තියක් මේ සෛලයෙන් ලබා ගත්තා."

මෙම ස්ථායීතාවය මඟින් නිෂ්පාදකයන්ට ඝන-තත්ත්ව සෛල විශාල ප්‍රමාණයක් ලැප්ටොප් හෝ විදුලි මෝටර් රථ තුළට අසුරා ගැනීමට ඉඩ සැලසෙනු ඇත, ඒවා අධික ලෙස රත් වීම, උපාංග වඩාත් ආරක්ෂිත කිරීම සහ ඒවායේ ක්‍රියාකාරී ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම ගැන කරදර නොවී. දැනට, මේ ආකාරයේ බැටරි අධික ලෙස රත් වුවහොත්, ඒවා ගිනි ගැනීමේ අවදානමක් ඇත - මෑතකදී Samsung Galaxy Note 7 දුරකථනය සමඟ සිදු වූ පරිදි. සෛල තුළ දහනය පවත්වා ගැනීමට වාතය නොමැති නිසා ඇතිවන ගිනිදැල් පැතිරීමට නොහැකි වනු ඇත. ඇත්ත වශයෙන්ම, මුල් හානිය සිදුවූ ස්ථානයෙන් ඔබ්බට පැතිරීමට ඔවුන්ට නොහැකි වනු ඇත.

මෙම ඝන ද්රව්ය ද ඉතා දිගු කල් පවතින; ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, ඉහළ උෂ්ණත්වවල (100°C ට වැඩි) ක්‍රියා කරන දැවෙනසුළු ද්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝලය සහිත ලිතියම් අයන බැටරි සෑදීමට ඇතැම් උත්සාහයන් චක්‍ර 500ක් හෝ 600කට පසුව සාමාන්‍යයෙන් ගිනි ගනී. සෙරමික් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වලට ගිනි නොගෙන ආරෝපණ/විසර්ජන චක්‍ර 7500කට වඩා ඔරොත්තු දිය හැකිය."

නව සොයාගැනීම් EV පරාසය පුළුල් කිරීම සහ ස්මාර්ට්ෆෝන් ගිනි වැළැක්වීම යන දෙකටම ඉතා වැදගත් විය හැකිය. Sadoway ට අනුව: "පැරණි පරම්පරාවේ බැටරි වල Lead acid [car] starter බැටරි තිබුනා. ඒවාට කෙටි පරාසයක් තිබුනත් ඒවා ඇදහිය නොහැකි තරම් විශ්වාසදායකයි,"ඔවුන්ගේ අනපේක්ෂිත දුර්වලතාවය වන්නේ "එය 60°C පමණ උනුසුම් වුවහොත් එවිට බව" ඔහු පැවසීය. එය ගිනි ගනීවි."

අද තිබෙන ලිතියම් අයන බැටරි මෙයින් පියවරක් ඉහලට යන බව ඔහු පැහැදිලි කරයි. "ඔවුන්ට දිගු පරාසයක් ඇත, නමුත් දැඩි උනුසුම් වීමෙන් හා ගිනි ගැනීමෙන් ඒවාට හානි විය හැක," ඔහු පැවසුවේ නව ඝන-ස්ථිති බැටරිය "මූලික ඉදිරි ගමනක්" විය හැකි බැවින් එය වඩා විශ්වාසදායක, ආරක්ෂිත උපාංග වෙත ගෙන යා හැකි බවයි.

MIT හි විද්‍යාඥයින් සිතන්නේ මෙම තාක්‍ෂණය පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීමට වසර පහක් ගතවනු ඇති නමුත් ලබන වසරේ මුල් භාගයේදී පවා Samsung හෝ Apple වැනි විශාල නිෂ්පාදකයින්ගේ ස්මාර්ට් ෆෝන් වල මෙවැනි බැටරි සවි කර ඇති බව දැකීමට ඔවුන් බලාපොරොත්තු වේ. ලැප්ටොප් සහ විදුලි වාහන ඇතුළු දුරකථන වලට අමතරව මෙම සෛල සඳහා වාණිජමය භාවිතයන් බොහොමයක් ඇති බව ද ඔවුහු සඳහන් කළහ.

කෙසේ වෙතත් මහාචාර්ය සැඩෝවේ අනතුරු අඟවන්නේ තාක්‍ෂණය පරිපූර්ණ වීමට පෙර තවමත් යා යුතු මගක් ඇති බවයි. "ඇත්තටම විශිෂ්ට පෙනුමක් ඇති සෛලයක් අප සතුව ඇත, නමුත් එය ඉතා මුල් දිනකි.

සැඩෝවේ විශ්වාස කරන්නේ මෙම ඉදිරි ගමන ඉතා විශාල පරාසයකින් යුත් EV වලට ඉන්ධන සැපයීමට පමණක් නොව ස්මාර්ට්ෆෝන් ගිනි ගැනීම් වලක්වාලීමේ හැකියාව ඇති නිසා එය වහාම පුළුල් ලෙස සම්මත වනු ඇති බවයි. බොහෝ නිෂ්පාදකයින් ඒවායේ ආරක්ෂාව සහ විශ්වසනීයත්වය පිළිබඳව ඒත්තු ගැන්වූ පසු වසර පහකට අඩු කාලයකදී ඝන තත්ත්වයේ බැටරි විශ්වීය ලෙස භාවිතා කළ හැකි බවට ඔහුගේ අනාවැකිය සමහර විට වඩාත් පුදුමයට කරුණකි.