കാർബൺ നാനോട്യൂബ് വലകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബാറ്ററി അമിതമായി ചൂടാകുന്നത് ഒഴിവാക്കാൻ കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാല പുതിയ ബാറ്ററി ഡയഫ്രം നിർമ്മിച്ചു.

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

ലിഥിയം മെറ്റൽ ബാറ്ററികൾ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ആകുമ്പോൾ പെട്ടെന്ന് ചൂടാകുന്നതും തീപിടിക്കുന്നതും തടയുന്ന ഒരു സുരക്ഷിത സവിശേഷത സാൻ ഡീഗോയിലെ കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാലയിലെ നാനോ എഞ്ചിനീയർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. സാൻ ഡീഗോയിലെ കാലിഫോർണിയയിൽ നിന്നുള്ള നാനോ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രൊഫസറായ ലിയു പിംഗ്, "അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ്" മാസികയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പ്രബന്ധം, അവരുടെ കൃതികളെ വിശദമായി പരിചയപ്പെടുത്തി. ലിഥിയം മെറ്റൽ ബാറ്ററികൾക്ക് മികച്ച പ്രകടന ശേഷിയുണ്ട്, എന്നാൽ നിലവിലെ രൂപത്തിൽ അവ പരാജയപ്പെടാൻ എളുപ്പമാണ്.

ഡെൻഡ്രിറ്റിക് ക്രിസ്റ്റൽ എന്നറിയപ്പെടുന്ന സൂചി ഘടനയുടെ വളർച്ചയാണ് ഇതിന് കാരണം, ബാറ്ററി ചാർജ് ചെയ്ത ശേഷം ആനോഡിൽ ഡെൻഡ്രിമേച്ചർ രൂപം കൊള്ളുന്നു, സെപ്പറേറ്റർ തുളച്ചുകയറാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ആനോഡിനും കാഥോഡിനും ഇടയിൽ സെപ്പറേറ്റർ രൂപം കൊള്ളുന്നു. തടസ്സം, ഊർജ്ജത്തിന്റെയും താപപ്രവാഹത്തിന്റെയും വേഗത കുറയ്ക്കുന്നു. ഈ തടസ്സം നശിക്കുകയും ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് കൂടുതൽ സ്വതന്ത്രമായി പ്രവഹിക്കാൻ കഴിയുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, അവ കൂടുതൽ കലോറി ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും കാര്യങ്ങൾ നിയന്ത്രണാതീതമാവുകയും ബാറ്ററി അമിതമായി ചൂടാകൽ, പരാജയം, തീപിടുത്തം, സ്ഫോടനം എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും.

ലിഥിയം ലോഹ ബാറ്ററികളിലെ ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ശാസ്ത്രജ്ഞർ വിവിധ രീതികളിൽ ശ്രമിക്കുന്നു, അവിടെ അൾട്രാസോണിക് അല്ലെങ്കിൽ പ്രത്യേക സംരക്ഷണ പാളികൾ അൾട്രാസൗണ്ട് അല്ലെങ്കിൽ പ്രത്യേക സംരക്ഷണ പാളികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ചില സാധ്യതകൾ മാത്രമാണ്. ബാറ്ററിയുടെ ഡയഫ്രം എന്ന ഭാഗം സംഘം വൃത്തിയാക്കി. പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിനും നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിനും ഇടയിലുള്ള ഒരു തടസ്സമാണ് ഡയഫ്രം. അതിനാൽ ബാറ്ററി ഷോർട്ട് ആകുമ്പോൾ, ബാറ്ററിയിൽ അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന ഊർജ്ജം (അതായത്, താപം) മന്ദഗതിയിലാകും.

പ്രബന്ധത്തിന്റെ ആദ്യ രചയിതാവ് സ്തബ്ധനായി പറഞ്ഞു: "ബാറ്ററി തകരാറ് തടയാൻ ഞങ്ങൾ ശ്രമിക്കുന്നില്ല. ബാറ്ററി കൂടുതൽ സുരക്ഷിതമാക്കുക മാത്രമാണ് ഞങ്ങൾ ചെയ്യുന്നത്, അതിനാൽ അത് തകരാറിലാകുമ്പോൾ ബാറ്ററി തീപിടിക്കുകയോ പൊട്ടിത്തെറിക്കുകയോ ചെയ്യില്ല. ലിഥിയം ലോഹ ബാറ്ററികൾ ആവർത്തിച്ച് ചാർജ് ചെയ്ത ശേഷം, ആനോഡിൽ ആനോഡ് ദൃശ്യമാകും.

കാലക്രമേണ, ഡെൻഡ്രിറ്റിക് വളർച്ച ആവശ്യത്തിന് നീളമുള്ളതാകുന്നു, ഡയഫ്രം തുളച്ചുകയറുന്നു, ആനോഡിനും കാഥോഡിനും ഇടയിൽ ഒരു പാലം ഉയർത്തുന്നു, ഇത് ആന്തരിക ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. ഇത് സംഭവിക്കുമ്പോൾ, രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കിടയിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ പ്രവാഹത്തിന്റെ നിയന്ത്രണം നഷ്ടപ്പെടുകയും ബാറ്ററി അമിതമായി ചൂടാകുകയും പ്രവർത്തിക്കുന്നത് നിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. കാലിഫോർണിയ സാൻ ഡീഗോ സർവകലാശാലയിലെ ഗവേഷണ സംഘം അടിസ്ഥാനപരമായി ആശ്വാസത്തിലാണ്.

ഒരു വശം ഭാഗികമായി വൈദ്യുതചാലകതയുള്ള ഒരു നേർത്ത പാളിയെ മൂടുന്നു, ഇത് ഡെൻഡ്രൈറ്റുകളുടെ ഏത് രൂപീകരണത്തെയും തടയാൻ കഴിയും. ഒരു ഡെൻഡ്രിറ്റിക് ഡയഫ്രം ഒട്ടിച്ച് കാർബൺ നാനോട്യൂബ് വലയിൽ പതിക്കുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണിക്കിന് ഒരു ചാനൽ ഉണ്ടാകും, അത് കാഥോഡിലേക്ക് നേരിട്ട് ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല, പതുക്കെ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. അണക്കെട്ടിലെ ഡ്രെയിനേജ് പാതയുമായി ഗൊൺസാലസ് പുതിയ ബാറ്ററി സെപ്പറേറ്ററിനെ താരതമ്യം ചെയ്യും.

അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു: "അണക്കെട്ട് ബഫർ ചെയ്യാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, നിങ്ങൾ സ്പിൽ തുറക്കും, കുറച്ച് വെള്ളം നിയന്ത്രിതമായ രീതിയിൽ പുറത്തേക്ക് ഒഴുകാൻ അനുവദിക്കും. ഈ രീതിയിൽ, അണക്കെട്ട് ശരിക്കും ഒരു നിർണായക ഘട്ടമാകുമ്പോൾ, വെള്ളപ്പൊക്കത്തിന് കാരണമാകുന്ന അധികം വെള്ളമുണ്ടാകില്ല. ഇത് ഞങ്ങളുടെ സെപ്പറേറ്ററിന്റെ ആശയമാണ്, ഇത് ചാർജിന്റെ ഡിസ്ചാർജ് വേഗത വളരെയധികം കുറയ്ക്കുകയും കാഥോഡിലേക്കുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് "വെള്ളപ്പൊക്കം" തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

സെപ്പറേറ്ററിന്റെ ചാലക പാളി ഡെൻഡ്രിറ്റിക് തടസ്സപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ബാറ്ററി ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാൻ തുടങ്ങും, അതിനാൽ ബാറ്ററി ഷോർട്ട് ആകുമ്പോൾ, അപകടകരമാകാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം ഉണ്ടാകില്ല. "ബാറ്ററിയിലെ മറ്റ് ഗവേഷണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ, ശക്തമായ ഒരു മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിച്ച് ഡെൻഡ്രൈറ്റുകളുടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റം തടയുന്നതിലാണ് കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. എന്നാൽ ഈ സമീപനത്തിലെ ഒരു പ്രശ്നം അത് അനിവാര്യമായ ദീർഘകാല ഫലങ്ങൾ മാത്രമേ നൽകുന്നുള്ളൂ എന്നതാണ് എന്ന് ഗൊൺസാലസ് പറഞ്ഞു.

ഈ സെപ്പറേറ്ററുകൾക്ക് ഇപ്പോഴും നല്ല വായു ആവശ്യമാണ്, ബാറ്ററി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിന് അയോണുകൾ കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഒടുവിൽ മരം കടന്നുപോകുമ്പോൾ, ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് കൂടുതൽ വഷളാകും. പരീക്ഷണത്തിൽ, പുതിയ സെപ്പറേറ്ററിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന ലിഥിയം മെറ്റൽ ബാറ്ററി 20 മുതൽ 30 വരെ സൈക്കിളുകളിൽ ക്രമേണ പരാജയപ്പെടുന്നതിന്റെ ലക്ഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

അതേസമയം, ബാറ്ററിയും ഒരു സാധാരണ (അല്പം കട്ടിയുള്ള) സെപ്പറേറ്ററും ഒരു സൈക്കിളിൽ പെട്ടെന്ന് തകരാറുകൾ അനുഭവിക്കുന്നു. "ഒരു യഥാർത്ഥ കേസിൽ, ബാറ്ററി തകരാറിലാകാൻ പോകുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ച് നിങ്ങൾക്ക് മുൻകൂട്ടി മുന്നറിയിപ്പ് ലഭിക്കില്ല. മുമ്പത്തെ സെക്കൻഡ് ശരിയായിരിക്കാം, അടുത്ത സെക്കൻഡിൽ തീ പിടിക്കുകയോ പൂർണ്ണമായും ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ആകുകയോ ചെയ്യും.

ഇത് പ്രവചനാതീതമാണ്," ഗോൺസാലസ് പറഞ്ഞു. "പക്ഷേ ഞങ്ങളുടെ സെപ്പറേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച്, നിങ്ങൾക്ക് മുൻകൂട്ടി മുന്നറിയിപ്പ് നൽകും, കൂടുതൽ വഷളാകുന്നു, കൂടുതൽ വഷളാകുന്നു, കൂടുതൽ കൂടുതൽ വഷളാകുന്നു, കൂടുതൽ കൂടുതൽ വഷളാകുന്നു," "ഈ പഠനത്തിന്റെ കേന്ദ്രബിന്ദു ലിഥിയം ലോഹ ബാറ്ററികളാണെങ്കിലും, ലിഥിയം അയോണുകളിലും മറ്റ് ബാറ്ററി രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലും ഈ സെപ്പറേറ്റർ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു.

സെപ്പറേറ്ററിന്റെ വാണിജ്യ ഉപയോഗം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് ഗവേഷണ സംഘം പ്രതിജ്ഞാബദ്ധരായിരിക്കും. കാലിഫോർണിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റി സാൻ ഡീഗോ പഠനത്തിന് താൽക്കാലിക പേറ്റന്റിനായി അപേക്ഷിച്ചു.