CUHK کی نئی الیکٹرولائٹ ٹیکنالوجی لیتھیم آئن بیٹری کی حفاظتی مسائل کو حل کرتی ہے

ریچارج ایبل بیٹریوں سے لے کر پورٹیبل الیکٹرانک ڈیوائسز میں بجلی کے ذرائع، الیکٹرک بائیکوں اور نئی توانائی کی گاڑیوں کے لیے، لیتھیم آئن بیٹری کی آگ اور دھماکوں کی وجہ سے ہونے والے حفاظتی حادثات عالمی توجہ کا مرکز بنتے جا رہے ہیں۔ سی این این کی 22 تاریخ کی ایک رپورٹ کے مطابق، ہانگ کانگ کی چینی یونیورسٹی (CUHK) کی ایک تحقیقاتی ٹیم کی طرف سے تیار کردہ ایک نئی ٹیکنالوجی لیتھیم آئن بیٹری کے دھماکوں اور آگ کے خطرے کو نمایاں طور پر کم کر سکتی ہے، اور یہ ٹیکنالوجی آنے والے 3 سے 5 سالوں میں تجارتی طور پر استعمال ہونے کی توقع ہے۔

رپورٹ میں یہ بات سامنے آئی ہے کہ لیتھیم آئن بیٹریاں مختلف آلات میں وسیع پیمانے پر استعمال کی جا رہی ہیں، جن میں اسمارٹ فونز سے لے کر نئی توانائی کی گاڑیاں شامل ہیں۔ محققین نے بیان کیا کہ لیتھیم آئن بیٹریاں عام استعمال کے منظرناموں کے تحت اچھی حفاظت فراہم کرتی ہیں، لیکن غلط استعمال کی صورت میں آگ کے خطرات اور انتہائی صورتوں میں مہلک نتائج کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ لیتھیم آئن بیٹریوں کے اندر بھری ہوئی الیکٹرولائٹ آتش گیر ہوتی ہے۔ جب جسمانی پنکچر، زیادہ چارجنگ، انتہائی درجہ حرارت اور نمی کی حالتوں، یا پیداوار کے عمل میں نقصانات کا سامنا ہوتا ہے، تو بیٹریاں بتدریج اپنی استحکام کھو دیتی ہیں۔ جب کوئی غیر معمولی واقعہ پیش آتا ہے تو بیٹری کا درجہ حرارت تیزی سے بڑھتا ہے اور الیکٹرولائٹ کو آگ لگا دیتا ہے، جس کے نتیجے میں "تھرمل رن وے" کے نام سے جانا جانے والا خطرناک زنجیری عمل شروع ہوتا ہے۔ متعلقہ شماریاتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ صرف 2024 میں، عالمی شہری ہوا بازی کے نقل و حمل کے شعبے میں 89 بیٹری سے متعلق دھوئیں، آگ یا زیادہ درجہ حرارت کے غیر معمولی واقعات ریکارڈ کیے گئے؛ روزمرہ کی زندگی میں، الیکٹرک بائیک، الیکٹرک اسکوٹر اور دیگر آلات کی بیٹری کی آگ کے حادثات بھی غیر معمولی نہیں ہیں۔

اس حفاظتی مسئلے کو حل کرنے کے لیے، عالمی سائنسی تحقیق کی کمیونٹی نے فعال طور پر تکنیکی تحقیق کی ہے، جیسے کہ روایتی مائع الیکٹرولائٹس کی جگہ ہائی ٹمپریچر مزاحم ٹھوس یا جیل الیکٹرولائٹس تیار کرنا۔ تاہم، ایسے حل موجودہ بیٹری کی پیداوار کی لائنوں میں بڑے پیمانے پر تبدیلیوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو صنعتی کاری کی حد کو نمایاں طور پر بڑھا دیتی ہے اور ٹیکنالوجی کی مقبولیت کی رفتار کو محدود کرتی ہے۔ اس کے برعکس، CUHK ٹیم کی طرف سے تجویز کردہ نئی لیتھیم آئن بیٹری کی اصلاح کا منصوبہ صرف موجودہ الیکٹرولائٹ میں کیمیائی اجزاء کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہے بغیر پیداوار کے عمل کے بنیادی روابط میں تبدیلی کیے۔

تحقیقات کرنے والی ٹیم کے محققین نے وضاحت کی کہ لیتھیم آئن بیٹری کی آگ لگنے کی بنیادی وجہ الیکٹرولائٹ کا زیادہ دباؤ کے تحت تحلیل ہونا ہے، جو بڑی مقدار میں حرارت جاری کرتا ہے اور ایک زنجیری ردعمل کو متحرک کرتا ہے۔ نئی تیار کردہ الیکٹرولائٹ ایک دوہری سالوینٹ نظام اپناتی ہے، جو اس خطرناک ردعمل کے عمل کو درست طور پر روک سکتی ہے۔ معمول کے درجہ حرارت کی حالتوں میں، پہلا سالوینٹ بیٹری کی داخلی کیمیائی ساخت کی کمپیکٹنس کو برقرار رکھ سکتا ہے، بیٹری کی معمول کی کارکردگی کی پیداوار کو یقینی بناتا ہے؛ جب بیٹری کا درجہ حرارت غیر معمولی طور پر بڑھتا ہے، تو دوسرا سالوینٹ تیزی سے حفاظتی میکانزم کو فعال کرے گا، کیمیائی ساخت کو ڈھیلا کر کے اور حرارتی بھاگنے سے متعلق ردعمل کو سست کر کے آگ کے خطرات کو ماخذ سے روک دے گا۔

CNN نے لیبارٹری کے ٹیسٹ کے ڈیٹا کا حوالہ دیا ہے جس میں دکھایا گیا ہے کہ جب اس نئی ٹیکنالوجی کو اپنانے والی لیتھیم آئن بیٹری کو ایک کیل سے چھیدا گیا تو درجہ حرارت صرف 3.5 ڈگری سیلسیئس بڑھا؛ اس کے برعکس، روایتی لیتھیم آئن بیٹریوں کا درجہ حرارت اسی ٹیسٹ کی حالتوں میں 555 ڈگری سیلسیئس تک پہنچ گیا۔ محققین نے اس بات پر زور دیا کہ یہ تکنیکی اسکیم بیٹری کی بنیادی کارکردگی اور سروس کی زندگی پر منفی اثر نہیں ڈالے گی۔ ٹیسٹوں نے یہ ظاہر کیا ہے کہ 1000 چارج-ڈسچارج سائیکلز کے بعد، بیٹری کی گنجائش اب بھی ابتدائی قیمت کا 80% سے زیادہ برقرار رکھ سکتی ہے، جو تجارتی استعمال کی ضروریات کو مکمل طور پر پورا کرتی ہے۔

یہ بات قابل ذکر ہے کہ چونکہ یہ ٹیکنالوجی صرف الیکٹرولائٹ اجزاء کی تبدیلی سے متعلق ہے بغیر موجودہ پیداوار کی لائنوں میں تبدیلی کی ضرورت کے، اس میں تیز صنعتی کاری کے بنیادی حالات موجود ہیں۔ یہ اندازہ لگایا گیا ہے کہ بڑے پیمانے پر پیداوار کے بعد، اس ٹیکنالوجی کو اپنانے والے لیتھیم آئن بیٹریوں کی قیمت موجودہ مرکزی دھارے کی مصنوعات کی قیمت کے برابر ہوگی۔ اس وقت، متعلقہ ٹیکنالوجی تجارتی ترقی کے مرحلے میں داخل ہو چکی ہے۔ امریکہ کی قومی تجدید پذیر توانائی لیبارٹری کے سینئر سائنسدان ڈونلڈ فینگان نے تبصرہ کیا: "یہ تکنیکی پیشرفت دلچسپ ہے، اس کا مطلب ہے کہ مستقبل کی لیتھیم آئن بیٹریاں انتہائی کام کرنے کے حالات جیسے کہ زیادہ درجہ حرارت اور شارٹ سرکٹ برداشت کرنے کے قابل ہوں گی، بنیادی طور پر آگ کے خطرات سے بچیں گی۔"