नवीन सोडियम बॅटरी 4 मिनिटांत चार्ज होते आणि अनेक वर्षे टिकते

चिनी शास्त्रज्ञांनी क्रांतीकारी सोडियम मेटल बॅटरी (SMB) आणली आहे, जी भविष्यात इलेक्ट्रिक वाहने आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांना चालना देईल. नवीन बॅटरी तंत्रज्ञान चार मिनिटांत शून्य ते पूर्ण चार्ज होण्यास सक्षम आहे, तरीही वर्षानुवर्षे कार्यक्षमतेची चांगली पातळी राखून ठेवते.

नॅनो-मायक्रो लेटर्स या जर्नलमध्ये हे निष्कर्ष नोंदवले गेले आहेत आणि सोडियम मेटल बॅटरियांना बर्याच काळापासून त्रास देणाऱ्या मुख्य समस्यांपैकी एक आहे.

सोडियम मेटल बॅटरी म्हणजे काय?

लिथियम-आयन आणि सोडियम-आयन बॅटरीमध्ये ग्रेफाइट/हार्ड कार्बनचा वापर एनोड सामग्री म्हणून केला जातो, तर सोडियम धातूच्या बॅटरीमध्ये, धातूचा सोडियम एनोड सामग्री म्हणून वापरला जातो.

सोडियम धातू अधिक ऊर्जा साठवून ठेवण्यास आणि अतिशय जलद चार्जिंगला अनुमती देत ​​असल्याने यामुळे मोठा फरक पडतो. सोडियम देखील लिथियम आणि कोबाल्ट पेक्षा जास्त उपलब्ध आहे, ज्यामुळे ते किफायतशीर होते.

याव्यतिरिक्त, लिथियम-आयन बॅटरीच्या तुलनेत सोडियम धातूच्या बॅटरी थर्मल रनअवेला कमी प्रवण असतात ज्यामुळे बॅटरीला आग लागते.

या सर्व वैशिष्ट्यांमुळे SMB चा विकास अत्यंत आकर्षक बनतो. तरीसुद्धा, एक समस्या आहे जी त्यांचा वापर मोठ्या प्रमाणावर प्रतिबंधित करते.

डेंड्राइट समस्या

सोडियम धातूच्या बॅटरीच्या विकासात अडथळा आणणारी प्रमुख समस्या म्हणजे डेंड्राइट्सची वाढ.

डेंड्राइट्स या सूक्ष्म सुया असतात ज्या जेव्हा चार्ज होत असताना सोडियम आयन बॅटरीच्या सोडियम एनोडच्या पृष्ठभागावर असमानपणे जमा होतात तेव्हा विकसित होतात. संपूर्ण बॅटरी एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत पसरेपर्यंत ते वाढतच राहतात, ज्यामुळे शॉर्ट सर्किट होते.

सोडियमच्या इलेक्ट्रोलाइटसह उच्च प्रतिक्रियाशीलतेमुळे समस्या आणखीनच बिकट झाली आहे. नियमित चार्जिंग दरम्यान, एनोडभोवती सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस (SEI) नावाची पातळ फिल्म तयार होते. सोडियम बॅटरीमध्ये, ही फिल्म सहजपणे तुटते, ज्यामुळे अंतर्गत पृष्ठभाग डेंड्राइट्सच्या संपर्कात येतो.

हे आतापर्यंत सोडियम मेटल बॅटरीच्या अंमलबजावणीस प्रतिबंध करत आहे.

नवीन जेल इलेक्ट्रोलाइट एक उपाय देते

चिनी संशोधन संघाच्या मते, त्यांनी डेंड्राइटची वाढ रोखण्याची एक पद्धत शोधून काढली आहे.

पारंपारिक द्रव इलेक्ट्रोलाइटच्या विपरीत, संशोधकांनी Sn-FB QSE नावाचे प्रगत अर्ध-सॉलिड जेल इलेक्ट्रोलाइट तयार केले.

हे जेल आतून अर्ध-घन स्थिती निर्माण करते ज्यामुळे बॅटरी चार्ज करताना सोडियम आयन समान रीतीने स्थलांतरित करणे सोपे होते. हे बॅटरीला कठोर आणि डेंड्राइटच्या वाढीस प्रतिरोधक बनवते.

परिणामी, खूप जास्त वेगाने चार्जिंग होत असतानाही ही बॅटरी अधिक स्थिर होते.

दीर्घ आयुष्यासह जलद चार्जिंग

संशोधकांनी बॅटरीची 6,000 तासांपेक्षा जास्त वेळ चार्जिंग आणि डिस्चार्ज करण्यासाठी चाचणी केली आहे. त्या सर्व कालावधीत, शॉर्ट सर्किटमुळे डेंड्राइट तयार होण्याची कोणतीही चिन्हे दिसून आली नाहीत.

चार मिनिटांत 0 ते 100 टक्के चार्ज केल्यावर, बॅटरीची ऊर्जा क्षमता 80.1 मिलीअँपिअर-तास प्रति ग्रॅम (mAh/g) होती.

टीमने स्लो चार्जिंग रेटवर देखील बॅटरीची चाचणी केली. 20-मिनिटांच्या पूर्ण चार्जिंगच्या दराने, 2,000 चार्ज-डिस्चार्ज सायकलनंतरही बॅटरीची सुरुवातीच्या क्षमतेच्या 90 टक्के होती.

या प्रकारची दीर्घायुष्य अधिक जलद चार्जिंग प्रदान करताना आधुनिक लि-आयन बॅटरीच्या लक्ष्याशी तुलना करता येते.

इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी हे का महत्त्वाचे आहे

जलद चार्जिंग ही इलेक्ट्रिक वाहनांसमोरील सर्वात मोठी समस्या आहे.

काही टॉप-एंड इलेक्ट्रिक वाहने आहेत ज्यात अल्ट्रा फास्ट चार्जिंग करण्याची क्षमता आहे, परंतु वस्तुस्थिती अशी आहे की त्यांना महागड्या चार्जिंग स्टेशनची आवश्यकता असेल, ज्याची क्षमता अत्यंत उच्च असेल.

आज उपलब्ध असलेल्या बहुसंख्य इलेक्ट्रिक वाहनांना रिचार्जिंगसाठी यापेक्षा जास्त वेळ लागेल.

काही मिनिटांत जलद आणि सुरक्षितपणे चार्ज होणारी इलेक्ट्रिक वाहन बॅटरी उपयुक्त ठरेल.

वाहतूक वाहने, वितरण वाहने आणि ये-जा करणाऱ्या वाहनांना याचा फायदा होईल.

ते लिथियम-आयन बॅटरी बदलू शकते?

अजून नाही.

जरी निष्कर्ष आशादायक असले तरी, तंत्रज्ञानाने बाजारात प्रवेश करण्यापूर्वी काही अडथळे पार करणे बाकी आहे.

वेगवेगळ्या तापमानात आणि वातावरणात त्याची कार्यक्षमता दाखवणे आवश्यक आहे. स्मार्टफोन आणि इलेक्ट्रिक कार यांसारख्या उपकरणांद्वारे अनुभवलेल्या तापमानात प्रचंड फरक आहेत जे जेल सारख्या इलेक्ट्रोलाइटवर प्रभाव टाकू शकतात.

मोठ्या प्रमाणात उत्पादनास परवानगी देण्यासाठी आणि सुरक्षिततेची हमी देण्यासाठी कार्यक्षम उत्पादन प्रक्रिया देखील आवश्यक आहे.

सध्याच्या लिथियम-आयन मॉडेल्सच्या बदल्यात नवीन बॅटरी सादर करण्याचा निर्णय घेण्यापूर्वी कंपन्यांना वेळ लागेल.

सोडियम मेटल बॅटरीजचे भविष्य

सोडियम धातूच्या बॅटरीमध्ये अनेक आकर्षक वैशिष्ट्ये आहेत. यामध्ये स्वस्त सामग्रीचा वापर, जलद चार्जिंग क्षमता, आग लागण्याचे कमी धोके आणि लिथियम आणि कोबाल्ट सारख्या दुर्मिळ घटकांवर अवलंबून न राहता चांगली कामगिरी यांचा समावेश होतो.

पुढील संशोधनामुळे या बॅटरी पुरेशा प्रमाणात स्थिर झाल्या आणि त्यांचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन करणे शक्य झाले तर सोडियम धातूच्या बॅटरी नजीकच्या भविष्यात बॅटरी तंत्रज्ञानांपैकी एक बनतील.

आत्तापर्यंत, सोडियम धातूच्या बॅटरी अजूनही फक्त विकासात आहेत. असे असले तरी, या तंत्रज्ञानाला नजीकच्या भविष्यात आपल्या दैनंदिन जीवनात प्रवेश करण्याची संधी आहे याचा ही विशिष्ट प्रगती हा सर्वात खात्रीशीर पुरावा आहे.