टिन नैनोक्रिस्टल्स बैटरी की बिजली की खपत को बढ़ाते हैं

_{तस्वीर पर: एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत टिन कणों की मोनोडिस्पर्स प्रणाली।}

ज़्यूरिख स्विस हायर टेक्निकल स्कूल में मैक्सिम कोवलेंको की प्रयोगशाला से अकार्बनिक रसायन विज्ञान के नेतृत्व में वैज्ञानिकों का एक समूह और सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी के स्विस फ़ेडरल लेबोरेटरी एक नए प्रकार के नैनोमैट्री प्राप्त करने में सक्षम थे, जो लिथियम बैटरी में अधिक ऊर्जा बचाने में मदद करता है।

नैनोमीटर में टिन के छोटे टुकड़े होते हैं, जो बैटरी के एनोड पर तय होते हैं, इसका नकारात्मक ध्रुव। ऑपरेशन का सिद्धांत काफी सरल है: जब बैटरी चार्ज होती है, तो लिथियम आयन इलेक्ट्रोड द्वारा अवशोषित होते हैं, और ऑपरेशन और इसके निर्वहन के दौरान, उन्हें वापस जारी किया जाता है। जैसा कि खुद कोवलेंको बताते हैं, अधिक आयन ऐसे "श्वास" की प्रक्रिया में अवशोषित होते हैं, अधिक ऊर्जा बैटरी में संग्रहीत की जा सकती है।

नैनोमीटर बनाने के लिए तत्व की पसंद इस तथ्य से तय की गई थी कि प्रत्येक टिन परमाणु लिथियम आयन के चार आयनों तक अवशोषित कर सकता है। यहां, हालांकि, एक शारीरिक आकार की समस्या उत्पन्न होती है: टिन क्रिस्टल आयनों के अवशोषण पर तीन गुना तक बढ़ जाता है और इसके जारी होने पर घट जाता है।

यही कारण है कि शोधकर्ताओं ने सबसे छोटे टिन नैनोक्रिस्टल का उत्पादन करने के लिए नैनो तकनीक का उपयोग करने और एक छिद्रपूर्ण प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड सामग्री का उत्पादन करने के लिए उन्हें कार्बन मैट्रिक्स में एम्बेड करने का निर्णय लिया। स्पंज, पानी की तरह, यह सामग्री चार्ज होने के दौरान लिथियम आयनों को पकड़ती है और उन्हें बैटरी ऑपरेशन के दौरान छोड़ती है। यदि एनोड को टिन के एक टुकड़े से बनाया गया था, तो एक समान प्रभाव का निरीक्षण करना संभव नहीं होगा।

विकास के दौरान, आदर्श आकार को निर्धारित करने और एक दूसरे के समान नैनोकैस्ट्रल बनाने में समस्याएं उत्पन्न हुईं। क्रिस्टल विकास चरण के तापमान और समय को विनियमित करके अंतिम प्रश्न हल किया गया था। जर्मन उपनाम कोवलेंको के साथ एक वैज्ञानिक दावा करता है कि उनका समूह पहली बार इतनी सटीकता के साथ नैनोक्रिस्टल बनाने वाला था।

पारंपरिक इलेक्ट्रोड वाली बैटरियों की तुलना में, संग्रहीत ऊर्जा में दो गुना वृद्धि का वादा किया जाता है। पहले डिस्चार्ज और चार्जिंग के दौरान नैनोक्रिस्टल वाले बैटरियों का विशेष लाभ नहीं था, लेकिन ऑपरेशन के कई चक्रों के बाद, इलेक्ट्रोड पर दस-नैनोमीटर क्रिस्टल के कारण अंतर स्पष्ट हो गया।

फिलहाल, नैनोक्रिस्टल्स के इष्टतम आकार को स्पष्ट किया गया है, और अब टीम अन्य अधिकतम उत्पादक घटकों के ज्ञान को प्राप्त करना चाहती है: सबसे अच्छा कार्बन मैट्रिक्स, इलेक्ट्रोड के लिए सबसे अच्छा बाइंडर, इलेक्ट्रोड की सबसे अच्छी सूक्ष्म संरचना, आदर्श इलेक्ट्रोलाइट। वैज्ञानिक अपने निर्णयों की लागत पर भी काम करेंगे।

काफी बड़ी क्षमता वाली बैटरियां न केवल पोर्टेबल उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के मालिकों और निर्माताओं के लिए, बल्कि इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग के लिए भी अच्छी खबर हो सकती हैं। अपेक्षाकृत हल्के और पोर्टेबल लिथियम-आयन बैटरी का उपयोग आज न केवल फोन, स्मार्टफोन, लैपटॉप में किया जाता है, बल्कि इलेक्ट्रिक कारों और मोटरसाइकिलों में भी किया जाता है। विशेष रूप से, अमेरिकी ऊर्जा विभाग इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए अधिक कुशल बैटरी विकसित करने में रुचि रखता है।
Phys.org और Monodisperse और Inorganically Capped Sn और Sn / SnO2 Nanocrystals से हाई-परफॉर्मेंस Li-Ion Battery Anodes की सामग्री के आधार पर।