CUHK இன் புதிய எலக்ட்ரோலைட் தொழில்நுட்பம் லித்தியம்-யான் பேட்டரி பாதுகாப்பு பிரச்சினைகளை தீர்க்கிறது

மின்சார சாதனங்களில் மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய பேட்டரியிலிருந்து மின்சார பைக்குகள் மற்றும் புதிய எரிசக்தி வாகனங்களுக்கு சக்தி ஆதாரங்கள் வரை, லிதியம்-யான் பேட்டரி தீ மற்றும் எரிப்பு காரணமாக ஏற்படும் பாதுகாப்பு விபத்திகள் உலகளாவிய கவனத்தை அதிகமாக ஈர்க்கின்றன. 22-ஆம் தேதி CNN-ன் ஒரு அறிக்கையின்படி, ஹாங்காங் சீன பல்கலைக்கழகத்தின் (CUHK) ஆராய்ச்சி குழுவால் உருவாக்கப்பட்ட புதிய தொழில்நுட்பம் லிதியம்-யான் பேட்டரி வெடிப்புகள் மற்றும் தீக்களை ஏற்படுத்தும் ஆபத்தை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குறைக்க முடியும், மேலும் இந்த தொழில்நுட்பம் அடுத்த 3 முதல் 5 ஆண்டுகளில் வர்த்தகமாக பயன்படுத்தப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

அறிக்கையில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் ஸ்மார்ட்போன்கள் முதல் புதிய எரிசக்தி வாகனங்கள் வரை பல சாதனங்களில் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுவதாக குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சாதாரண பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகளில் நல்ல பாதுகாப்பு கொண்டதாக கூறியுள்ளனர், ஆனால் தவறான பயன்பாடு தீ விபத்திகள் மற்றும் மிகவும் கடுமையான சந்தர்ப்பங்களில் உயிரிழப்பை ஏற்படுத்தலாம். இதற்கான காரணம், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளில் நிரப்பப்பட்டுள்ள எலக்ட்ரோலைட் எரிக்கக்கூடியது. உடல் குத்துதல், அதிக சார்ஜிங், கடுமையான வெப்பம் மற்றும் ஈரப்பதம் அல்லது உற்பத்தி செயல்முறை குறைபாடுகள் போன்றவற்றுக்கு உட்பட்டால், பேட்டரிகள் மிதவெளியை இழக்க ஆரம்பிக்கும். ஒரு அசாதாரணம் நிகழ்ந்தால், பேட்டரி வெப்பம் விரைவாக உயர்ந்து எலக்ட்ரோலைட்டை எரிக்கச் செய்யும், இதனால் "தர்மல் ரன்அவே" எனப்படும் ஆபத்தான சங்கிலி எதிர்வினையை தூண்டும். தொடர்புடைய புள்ளிவிவரங்கள் 2024-ல் மட்டும், உலகளாவிய சிவில் விமான போக்குவரத்து துறையில் 89 பேட்டரி-சம்பந்தப்பட்ட புகை, தீ அல்லது உயர் வெப்பம் அசாதாரண நிகழ்வுகள் பதிவுசெய்யப்பட்டுள்ளன; தினசரி வாழ்க்கையில், மின்சார பைக்குகள், மின்சார ஸ்கூட்டர்கள் மற்றும் பிற சாதனங்களின் பேட்டரி தீ விபத்திகள் கூட பொதுவாக உள்ளன.

இந்த பாதுகாப்பு வலியை சமாளிக்க, உலகளாவிய அறிவியல் ஆராய்ச்சி சமூகம் பாரம்பரிய திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளை மாற்றுவதற்காக உயர் வெப்பத்திற்கு எதிரான உறைந்த அல்லது ஜெல் எலக்ட்ரோலைட்டுகளை உருவாக்குதல் போன்ற தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சிகளை செயலில் கொண்டுவரியுள்ளது. எனினும், இப்படியான தீர்வுகள் உள்ள பேட்டரி உற்பத்தி வரிசைகளை பெரிய அளவில் மாற்றங்களை தேவைப்படுத்துகின்றன, இது தொழில்முறைமயமாக்கல் தற்காலிகத்தை குறிப்பிடத்தக்க அளவுக்கு உயர்த்துகிறது மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் பரவலாக்க வேகத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது. அதற்குப் பதிலாக, CUHK குழுவால் முன்மொழியப்பட்ட புதிய லித்தியம்-யான் பேட்டரி மேம்பாட்டு திட்டம் உற்பத்தி செயலின் மைய இணைப்புகளை மாற்றாமல், உள்ள எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள வேதியியல் கூறுகளை மட்டுமே மாற்ற வேண்டும்.

ஆய்வாளர்கள் குழுவின் உறுப்பினர்கள், லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் தீப்பற்றுகளின் அடிப்படைக் காரணம், உயர் அழுத்தத்தின் கீழ் மின்கருவியின் decomposition ஆகும், இது பெரிய அளவிலான வெப்பத்தை வெளியேற்றுகிறது மற்றும் ஒரு சங்கிலி எதிர்வினையை தூண்டும் என்று விளக்கினர். புதியதாக உருவாக்கப்பட்ட மின்கருவி, இரண்டு திரவங்களின் அமைப்பை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இது இந்த ஆபத்தான எதிர்வினை செயல்முறையை சரியாக தடுக்கும். சாதாரண வெப்பநிலை நிலைகளில், முதல் திரவம் பேட்டரியின் உள்ளக வேதியியல் கட்டமைப்பின் அடர்த்தியை பராமரிக்க முடியும், பேட்டரியின் சாதாரண செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது; பேட்டரி வெப்பநிலை அசாதாரணமாக உயர்ந்தால், இரண்டாவது திரவம் பாதுகாப்பு முறைமையை விரைவாக செயல்படுத்தும், வேதியியல் கட்டமைப்பை சிதறடித்து தீப்பற்றுகளின் ஆபத்துகளை மூலத்தில் இருந்து தடுக்கும் மற்றும் வெப்ப ஓட்டம் தொடர்பான எதிர்வினைகளை மெதுவாக்கும்.

CNN கூறிய laboratory சோதனை தரவுகள், இந்த புதிய தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொண்ட லித்தியம்-அயன் பேட்டரி ஒரு நெயில் மூலம் குத்தப்பட்ட பிறகு, வெப்பநிலை வெறும் 3.5 டிகிரி செல்சியஸ் உயர்ந்தது; அதே சோதனை நிலைகளில் பாரம்பரிய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் வெப்பநிலை 555 டிகிரி செல்சியஸ் வரை உயர்ந்தது. ஆராய்ச்சியாளர்கள், இந்த தொழில்நுட்ப திட்டம் பேட்டரியின் மைய செயல்திறன் மற்றும் சேவை காலத்திற்கு எதிர்மறை தாக்கம் ஏற்படுத்தாது என்று வலியுறுத்தினர். 1000 சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகள் கழித்து, பேட்டரி திறன் இன்னும் ஆரம்ப மதிப்பின் 80% க்கும் மேல் நிலைமையை பராமரிக்க முடியும் என்பதை சோதனைகள் காட்டியுள்ளன, வர்த்தக பயன்பாட்டின் தேவைகளை முழுமையாக பூர்த்தி செய்கின்றன.

இந்த தொழில்நுட்பம் மின் உற்பத்தி கூறுகளை மாற்றுவதில் மட்டுமே ஈடுபட்டுள்ளதால், தற்போதைய உற்பத்தி வரிசைகளை மாற்ற தேவையில்லை என்பதால், இது விரைவான தொழில்மயமாக்கலுக்கான அடிப்படை நிபந்தனைகளை கொண்டுள்ளது என்பதை குறிப்பிடுவது முக்கியம். பெரிய அளவிலான உற்பத்திக்கு பிறகு, இந்த தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்கின்ற லித்தியம்-யான் பேட்டரிகளின் செலவு தற்போதைய பிரதான தயாரிப்புகளின் செலவுடன் அடிப்படையாக ஒரே மாதிரியானதாக இருக்கும் என மதிப்பீடு செய்யப்படுகிறது. தற்போது, தொடர்புடைய தொழில்நுட்பம் வர்த்தக முன்னேற்றத்தின் கட்டத்தில் உள்ளதாகும். அமெரிக்க தேசிய புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஆய்வகத்தின் மூத்த விஞ்ஞானியான டொனால்ட் ஃபின்னிகன் கூறினார்: "இந்த தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் உற்சாகமானது, எதிர்கால லித்தியம்-யான் பேட்டரிகள் உயர் வெப்பநிலைகள் மற்றும் குறுகிய சுற்றுகள் போன்ற கடுமையான வேலைநிலைகளுக்கு எதிர்கொள்வதற்கான திறனை கொண்டிருக்கும், அடிப்படையாக தீ ஆபத்துகளை தவிர்க்கும்."