ڪاربن جي اخراج کي گھٽائڻ جي تڪڙي ضرورت آھي تيز رفتار ٽرانسپورٽ جي منتقلي ۽ گرڊ تي شمسي ۽ ونڊ پاور جي تعیناتي کي وڌائڻ لاءِ.جيڪڏهن اهي رجحان توقع جي مطابق وڌندا آهن، برقي توانائي کي محفوظ ڪرڻ جي بهتر طريقن جي ضرورت تيز ٿي ويندي.
اسان کي انهن سڀني حڪمت عملين جي ضرورت آهي جيڪي اسان حاصل ڪري سگهون ٿا موسمياتي تبديلي جي خطري کي منهن ڏيڻ لاءِ، ڊاڪٽر ايلسا اوليويٽي جو چوڻ آهي ته مواد سائنس ۽ انجنيئرنگ جي ايسوسيئيٽ پروفيسر ايسٿر ۽ هيرالڊ اي ايڊگرٽن ۾.واضح طور تي، گرڊ جي بنياد تي ماس اسٽوريج ٽيڪنالاجيز جي ترقي انتهائي اهم آهي.پر موبائيل ايپليڪيشنن لاءِ - خاص طور تي ٽرانسپورٽ - گهڻو تحقيق اڄ جي موافقت تي مرکوز آهيlithium-آئن بيٽرينانهن جي سائيز ۽ وزن لاءِ محفوظ، ننڍو ۽ وڌيڪ توانائي ذخيرو ڪرڻ جي قابل.
روايتي ليتيم-آئن بيٽريون بهتر ٿي رهيون آهن، پر انهن جون حدون رهنديون آهن، جزوي طور تي انهن جي ساخت جي ڪري.ليتيم آئن بيٽريون ٻن اليڪٽروڊس تي مشتمل هونديون آهن، هڪ مثبت ۽ هڪ منفي، هڪ نامياتي (ڪاربن تي مشتمل) مائع ۾ سينڊوچ ٿيل.جڏهن بيٽري چارج ڪئي ويندي آهي ۽ خارج ٿي ويندي آهي، چارج ٿيل ليتيم ذرات (يا آئنز) هڪ اليڪٽرروڊ کان ٻئي تائين مائع اليڪٽرولائٽ ذريعي گذري ويندا آهن.
هن ڊزائن سان هڪ مسئلو اهو آهي ته ڪجهه وولٽيجز ۽ گرمي پد تي، مائع اليڪٽرولائٽ غير مستحڪم ٿي سگهي ٿو ۽ باهه کي پڪڙي سگھي ٿو.بيٽريون عام طور تي عام استعمال جي تحت محفوظ هونديون آهن، پر خطرو رهي ٿو، ڊاڪٽر Kevin Huang Ph.D.'15، Olivetti جي گروپ ۾ هڪ ريسرچ سائنسدان جو چوڻ آهي.
ٻيو مسئلو اهو آهي ته ليتيم آئن بيٽريون ڪارن ۾ استعمال لاءِ مناسب نه آهن.وڏا، بھاري بيٽري پيڪ جاء وٺي، گاڏي جو مجموعي وزن وڌائي ۽ ٻارڻ جي ڪارڪردگي گھٽائي.پر اڄ جي ليٿيم آئن بيٽرين کي ننڍڙا ۽ لائٽر بنائڻ مشڪل ثابت ٿي رهيا آهن جڏهن ته انهن جي توانائي جي کثافت کي برقرار رکيو وڃي - هر گرام وزن ۾ ذخيرو ٿيل توانائي جي مقدار.
انهن مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ، محقق ليتيم آئن بيٽرين جي اهم خصوصيتن کي تبديل ڪري رهيا آهن ته جيئن هڪ تمام سولڊ، يا سولڊ اسٽيٽ، ورجن ٺاهي.اهي وچ ۾ مائع اليڪٽرولائيٽ کي هڪ پتلي سڪل اليڪٽرولائيٽ سان تبديل ڪري رهيا آهن جيڪي وولٽيجز ۽ درجه حرارت جي وسيع رينج تي مستحڪم آهن.هن مضبوط اليڪٽرولائٽ سان، انهن هڪ اعلي ظرفيت وارو مثبت اليڪٽرروڊ ۽ هڪ اعلي ظرفيت وارو ليٿيم ميٽيل منفي اليڪٽرروڊ استعمال ڪيو جيڪو عام پورس ڪاربن جي پرت کان تمام گهٽ ٿلهو هو.اهي تبديليون هڪ تمام ننڍا مجموعي سيل جي اجازت ڏين ٿيون جڏهن ته ان جي توانائي جي اسٽوريج جي صلاحيت کي برقرار رکندي، نتيجي ۾ هڪ اعلي توانائي جي کثافت.
اهي خاصيتون - بهتر حفاظت ۽ وڏي توانائي جي کثافت- شايد امڪاني سولڊ اسٽيٽ بيٽرين جا ٻه سڀ کان وڌيڪ عام فائدا آهن، اڃان تائين اهي سڀ شيون اڳتي وڌڻ ۽ اميد رکندڙ آهن، ۽ ضروري ناهي ته حاصل ڪرڻ جي قابل.ان جي باوجود، اهو امڪان ڪيترن ئي محققن کي ڳولي رهيا آهن مواد ۽ ڊزائن کي ڳولڻ لاء جيڪي هن واعدي تي پهچائي سگهندا.
ليبارٽري کان ٻاهر سوچڻ
محقق ڪيترن ئي دلچسپ منظرنامي سان گڏ آيا آهن جيڪي ليبارٽري ۾ واعدو ڪندڙ نظر اچن ٿا.پر Olivetti ۽ Huang يقين رکون ٿا ته آبهوا جي تبديلي جي چئلينج جي تڪڙي کي، اضافي عملي خيالات اهم ٿي سگهن ٿيون.اسان محققن وٽ هميشه ليبارٽري ۾ ميٽرڪ هوندا آهن ممڪن مواد ۽ عملن جو جائزو وٺڻ لاءِ، اوليوٽي چوي ٿو.مثالن ۾ شامل ٿي سگھي ٿو توانائي رکڻ جي گنجائش ۽ چارج/ڊسچارج جي شرح.پر جيڪڏهن مقصد آهي عمل درآمد، اسان تجويز ڪيو ته ميٽرڪس شامل ڪريو جيڪي خاص طور تي تيز رفتار اسڪيلنگ جي صلاحيت کي خطاب ڪن ٿا.
مواد ۽ دستيابي
سڪل غير نامياتي اليڪٽرولائٽس جي دنيا ۾، مادي جا ٻه مکيه قسم آهن - آڪسائيڊس تي مشتمل آڪسيجن ۽ سلفيڊس جن ۾ سلفر شامل آهن.ٽينٽالم ٽين ۽ نيوبيم جي معدنيات جي پيداوار جي طور تي پيدا ڪئي وئي آهي.تاريخي انگن اکرن مان معلوم ٿئي ٿو ته ٽانٽيلم جي پيداوار ٽين ۽ نيوبيم جي کان کني دوران جرميميم جي ڀيٽ ۾ امڪاني وڌ کان وڌ آهي.تنهن ڪري tantalum جي دستيابي LLZO-بنياد سيلز جي ممڪن اسڪيلنگ لاء وڏي ڳڻتي آهي.
تنهن هوندي، زمين ۾ هڪ عنصر جي دستيابي کي ڄاڻڻ سان ان کي ٺاهيندڙن جي هٿن ۾ حاصل ڪرڻ لاء گهربل قدم حل نٿو ڪري.تنهن ڪري محققن اهم عنصرن جي سپلائي چين جي باري ۾ هڪ فالو آن سوال جي تحقيق ڪئي - کان کني، پروسيسنگ، ريفائننگ، ٽرانسپورٽنگ، وغيره. فرض ڪيو ته اتي هڪ وسيع سپلائي آهي، ڇا انهن مواد کي پهچائڻ لاءِ سپلائي چين کي تيزيءَ سان وڌائي سگهجي ٿو ته جيئن وڌندڙ شين کي پورو ڪري سگهجي. بيٽرين جي طلب؟
نموني جي تجزيي ۾، انهن ڏٺو ته جرمنيم ۽ ٽينٽيلم لاء سپلائي زنجير کي سال تي سال وڌائڻ جي ضرورت پوندي 2030 برقي گاڏين جي منصوبي جي بيٽرين لاء بيٽري فراهم ڪرڻ لاء.مثال طور، اليڪٽرڪ گاڏين جو هڪ جهاز، اڪثر ڪري 2030 لاءِ ٽارگيٽ طور حوالو ڏنو ويو آهي، مجموعي طور تي 100 گيگا واٽ ڪلاڪ توانائي مهيا ڪرڻ لاءِ ڪافي بيٽريون پيدا ڪرڻ گهرجن.هن مقصد کي حاصل ڪرڻ لاء، صرف LGPS بيٽرين کي استعمال ڪندي، جرميميم سپلائي زنجير کي سال ۾ 50٪ سال وڌائڻ جي ضرورت پوندي - هڪ ڊگهو، جيئن وڌ ۾ وڌ ترقي جي شرح ماضي ۾ تقريبا 7٪ آهي.صرف LLZO سيلز کي استعمال ڪندي، ٽينٽيلم جي سپلائي چين کي لڳ ڀڳ 30 سيڪڙو وڌڻ جي ضرورت پوندي - ھڪڙي ترقي جي شرح تقريباً 10 سيڪڙو جي تاريخي وڌ کان وڌ.
اهي مثال مادي جي دستيابي ۽ سپلائي زنجير تي غور ڪرڻ جي اهميت کي ظاهر ڪن ٿا جڏهن مختلف مضبوط اليڪٽرولائٽس جي اسڪيلنگ اپ صلاحيت جو اندازو لڳايو وڃي ٿو، هوانگ چوي ٿو: جيتوڻيڪ مواد جي مقدار هڪ مسئلو ناهي، جيئن جرميميم جي صورت ۾، سڀني کي اسڪيلنگ. سپلائي زنجير ۾ قدم مستقبل جي برقي گاڏين جي پيداوار سان ملن ٿيون شايد ترقي جي شرح جي ضرورت هجي جيڪا عملي طور تي بي مثال آهي.
مواد ۽ پروسيسنگ
هڪ ٻيو عنصر جنهن تي غور ڪيو وڃي جڏهن بيٽري ڊيزائن جي اسپيبليبلٽي صلاحيت جو اندازو لڳايو وڃي ته پيداوار جي عمل جي مشڪل آهي ۽ ان جو اثر قيمت تي ٿي سگهي ٿو.هڪ سولڊ اسٽيٽ بيٽري جي تعمير ۾ ناگزير طور تي ڪيترائي مرحلا شامل آهن، ۽ ڪنهن به قدم جي ناڪامي هر ڪاميابي سان پيدا ڪيل سيل جي قيمت وڌائي ٿي.
پيداوار جي مشڪلات لاءِ پراکسي جي طور تي، Olivetti، Ceder ۽ Huang انهن جي ڊيٽابيس ۾ چونڊيل سولڊ اسٽيٽ بيٽري ڊيزائن جي مجموعي قيمت تي ناڪامي جي شرح جي اثر کي دريافت ڪيو.ھڪڙي مثال ۾، انھن تي ڌيان ڏنو آڪسائيڊ LLZO.LLZO تمام خراب آهي ۽ وڏيون چادرون ايتريون پتليون آهن جو اعليٰ ڪارڪردگي واري سالڊ اسٽيٽ بيٽرين ۾ استعمال ٿي سگهي ٿي، جيڪي پيداواري عمل ۾ شامل اعليٰ گرمي پد تي ٽٽڻ يا خراب ٿيڻ جو امڪان آهن.
اهڙين ناڪامين جي قيمت جي اثرن کي طئي ڪرڻ لاءِ، انهن LLZO سيلز کي گڏ ڪرڻ ۾ ملوث چئن اهم پروسيسنگ مرحلن کي نقل ڪيو.هر قدم تي، انهن هڪ فرض ڪيل پيداوار جي بنياد تي قيمت جي حساب سان حساب ڪيو، يعني مجموعي سيلن جو تناسب جيڪي ڪاميابيء سان ناڪامي کان سواء پروسيس ڪيا ويا.LLZO لاءِ، پيداوار ٻين ڊيزائنن جي ڀيٽ ۾ تمام گھٽ ھئي، انھن جو اڀياس ڪيو؛ان کان علاوه، جيئن پيداوار گهٽجي وئي، سيل توانائي جي في ڪلواٽ-ڪلاڪ (kWh) جي قيمت تمام گهڻي وڌي وئي.مثال طور، جڏهن 5% وڌيڪ سيلز فائنل ڪيٿوڊ حرارتي قدم ۾ شامل ڪيا ويا، قيمت وڌي وئي اٽڪل $30/kWh - هڪ غير معمولي تبديلي انهي ڳالهه تي غور ڪندي ته اهڙن سيلن لاءِ عام طور تي قبول ڪيل ٽارگيٽ قيمت $100/kWh آهي.واضح طور تي، پيداوار جي مشڪلاتن کي وڏي پيماني تي ڊزائن کي اپنائڻ جي فزيبلٽي تي گهرو اثر پئجي سگھي ٿو.
پوسٽ ٽائيم: سيپٽمبر-09-2022