हाल ही में, किंग अब्दुल्ला यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (KAUST) ने एक अध्ययन के नतीजे पेश किए जो अगली पीढ़ी की बैटरी के लिए एनोड सामग्री को बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं।
रिपोर्ट के मुताबिक, KAUST ने इसके प्रयोग का प्रदर्शन कियाएक आशाजनक वैकल्पिक इलेक्ट्रोड सामग्री की संरचना को संशोधित करने के लिए लेजर पल्सइसकी ऊर्जा क्षमता और अन्य प्रमुख गुणों को बेहतर बनाने के लिए इसे "एमएक्सईएन" कहा जाता है।
अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने बताया कि ग्रेफाइट में कार्बन परमाणुओं की सपाट परतें होती हैं, और बैटरी चार्जिंग के दौरान, लिथियम परमाणुओं को "एम्बेडिंग" नामक प्रक्रिया में इन परतों के बीच संग्रहीत किया जाता है। "एमएक्सईएन" सामग्री की संरचना में ऐसी परतें भी होती हैं जो लिथियम को धारण कर सकती हैं, लेकिन ये परतें कार्बन या नाइट्रोजन परमाणुओं के साथ संयुक्त टाइटेनियम या मोलिब्डेनम जैसे संक्रमण धातुओं से बनी होती हैं, जो सामग्री को अत्यधिक प्रवाहकीय बनाती हैं।
इन परतों की सतह पर ऑक्सीजन या फ्लोरीन जैसे अतिरिक्त परमाणु भी होते हैं। मोलिब्डेनम कार्बाइड-आधारित "एमएक्सईएन" सामग्री संरचना में विशेष रूप से अच्छी लिथियम भंडारण क्षमता होती है, लेकिन बार-बार चार्ज/डिस्चार्ज चक्र के बाद इसका प्रदर्शन भी तेजी से खराब हो जाता है।
हुसाम एन. अलशरीफ और ज़हरा बेहान के नेतृत्व में KAUST टीम ने पाया कि यह गिरावट एमएक्सईएन संरचना में रासायनिक परिवर्तनों के कारण होती है जो मोलिब्डेनम ऑक्साइड बनाती है।
इस समस्या को हल करने के लिए, उन्होंने "एमएक्सईएन" सामग्री की संरचना में मोलिब्डेनम कार्बाइड के छोटे "नैनोडॉट्स" बनाने के लिए इन्फ्रारेड लेजर पल्स का उपयोग किया, एक प्रक्रिया जिसे "लेजर स्क्रिबिंग" कहा जाता है। इस प्रक्रिया को "लेजर स्क्रिबिंग" कहा जाता है। ये नैनोडॉट्स, जो लगभग 10 नैनोमीटर चौड़े हैं, कार्बन द्वारा एमएक्सईएन संरचना की परतों से जुड़े हुए हैं।
यह कई लाभ प्रदान करता है: सबसे पहले, नैनोडॉट्स लिथियम के लिए अतिरिक्त भंडारण क्षमता प्रदान करते हैं और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया को तेज करते हैं। लेजर उपचार सामग्री की ऑक्सीजन सामग्री को भी कम कर देता है, जिससे समस्याग्रस्त मोलिब्डेनम ऑक्साइड के गठन को रोकने में मदद मिलती है। अंत में, नैनोडॉट्स और परतों के बीच मजबूत कनेक्शन "एमएक्सईएन" सामग्री संरचना की विद्युत चालकता में सुधार करते हैं और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान इसे स्थिर करते हैं।
एक प्रेस बयान में, बेहान ने कहा, "यह बैटरी के प्रदर्शन को ट्यून करने का एक लागत प्रभावी और तेज़ तरीका प्रदान करता है।"
शोधकर्ताओं ने लेज़र-अंकित सामग्री के साथ एक एनोड बनाया और इसे 1,3 से अधिक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र वाली लिथियम-आयन बैटरी में परीक्षण किया। नैनोडॉट्स के साथ, सामग्री की विद्युत भंडारण क्षमता मूल एमएक्सईएन से चार गुना अधिक थी, जो लगभग ग्रेफाइट की सैद्धांतिक अधिकतम क्षमता तक पहुंच गई थी। लेज़र-अंकित सामग्री ने साइक्लिंग परीक्षणों में क्षमता का कोई नुकसान नहीं दिखाया।
इन परिणामों के प्रकाश में, उनका मानना है कि लेजर शिलालेख का उपयोग अन्य "एमएक्सईएनएस" सामग्री संरचनाओं के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एक सामान्य रणनीति के रूप में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इससे लिथियम की तुलना में सस्ती और अधिक प्रचुर धातु का उपयोग करके रिचार्जेबल बैटरी की एक नई पीढ़ी का विकास हो सकता है। इसके अलावा, ग्रेफाइट के विपरीत, एमएक्सएन्स सामग्री संरचनाओं को सोडियम और पोटेशियम आयनों के साथ भी एम्बेड किया जा सकता है।
