अध्ययन ने बैटरी बनाने का एक तरीका खोजा है जिसका उपयोग हम हर दिन अधिक लचीला, शक्तिशाली और सुरक्षित बनाने के लिए करते हैं।
The year is 2018 and our everyday livesare now fuelled by different gadgets which either run on बिजली or on batteries. Our reliance on battery-operated gadgets and devices is growing phenomenally. A बैटरी is a device that stores chemical energy that gets converted into electricity. Batteries are likemini chemical reactors having reaction producing electronsfull of energy which flow through the external device.Whether its cell phones or laptops or other even electric vehicles, batteries – generally lithium-ion – is the main power source for these technologies. As technology keeps advancing, there is continuous demand for more compact, high capacity, and safe rechargeable batteries.
बैटरियों का एक लंबा और गौरवशाली इतिहास है। अमेरिकी वैज्ञानिक बेंजामिन फ्रैंकलिन ने पहली बार "बैटरी" शब्द का इस्तेमाल 1749 में लिंक्ड कैपेसिटर के एक सेट का उपयोग करके बिजली के साथ प्रयोग करते समय किया था। इतालवी भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा ने 1800 में पहली बैटरी का आविष्कार किया जब तांबे (Cu) और जस्ता (Zn) की डिस्क को नमकीन पानी में भिगोए हुए कपड़े से अलग किया गया। लेड-एसिड बैटरी, सबसे स्थायी और सबसे पुरानी रिचार्जेबल बैटरी में से एक का आविष्कार 1859 में किया गया था और आज भी कई उपकरणों में इसका उपयोग किया जाता है, जिसमें वाहनों में आंतरिक दहन इंजन भी शामिल है।
बैटरियों ने एक लंबा सफर तय किया है और आज वे बड़े मेगावाट आकार से कई आकारों में आती हैं, इसलिए सैद्धांतिक रूप से वे सौर खेतों से बिजली स्टोर करने और मिनी शहरों को प्रकाश देने में सक्षम हैं या वे इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों में उपयोग किए जाने वाले छोटे हो सकते हैं , अद्भुत है ना। प्राथमिक बैटरी कहलाती है, प्रतिक्रिया जो इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को उत्पन्न करती है वह अपरिवर्तनीय है और अंततः जब इसके एक अभिकारक का उपभोग किया जाता है तो बैटरी सपाट हो जाती है या मर जाती है। सबसे आम प्राथमिक बैटरी जिंक-कार्बन बैटरी है। ये प्राथमिक बैटरियां एक बड़ी समस्या थीं और ऐसी बैटरियों के निपटान से निपटने का एकमात्र तरीका एक ऐसा तरीका खोजना था जिसमें उनका पुन: उपयोग किया जा सके - जिसका अर्थ है उन्हें रिचार्जेबल बनाना। बैटरियों को नए से बदलना स्पष्ट रूप से अव्यावहारिक था और इस प्रकार जैसे-जैसे बैटरी अधिक होती गई शक्तिशाली और बड़ा यह असंभव हो गया कि उन्हें बदलने और उनका निपटान करने के लिए काफी महंगा नहीं है।
Nickel-cadmium battery (NiCd) was the first popular rechargeable batteries which used an alkali as an electrolyte. In 1989 nickel-metal hydrogen batteries (NiMH) were developed having longer life than NiCd batteries. However, they had some drawbacks, mainly that they were very sensitive to overcharging and overheating specially when they were charged say to their maximum rate. Therefore, they had to be charged slowly and carefully to avoid any damage and required longer times to get charged by simpler chargers.
Invented in 1980, Lithium-ion batteries (LIBs) are the most commonly used batteries in consumer इलेक्ट्रॉनिक devices today. Lithium is one of the lightest elements and it has one of the largest electrochemical potentials, therefore this combination is ideally suited for making batteries. In LIBs, lithium ions move between different electrodes through an electrolyte which is made of salt and जैविक सॉल्वैंट्स (अधिकांश पारंपरिक एलआईबी में)। सैद्धांतिक रूप से, लिथियम धातु सबसे अधिक विद्युतीय रूप से सकारात्मक धातु है जिसकी क्षमता बहुत अधिक है और बैटरी के लिए यह सर्वोत्तम संभव विकल्प है। जब एलआईबी को रिचार्ज किया जा रहा होता है, तो सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया लिथियम आयन लिथियम धातु बन जाता है। इस प्रकार, एलआईबी अपने लंबे जीवन और उच्च क्षमता के कारण सभी प्रकार के पोर्टेबल उपकरणों में उपयोग के लिए सबसे लोकप्रिय रिचार्जेबल बैटरी हैं। हालाँकि, एक बड़ी समस्या यह है कि इलेक्ट्रोलाइट आसानी से वाष्पित हो सकता है, जिससे बैटरी में शॉर्ट-सर्किट हो सकता है और इससे आग लगने का खतरा हो सकता है। व्यवहार में, एलआईबी वास्तव में अस्थिर और अकुशल हैं क्योंकि समय के साथ लिथियम डिस्पोजल गैर-समान हो जाते हैं। एलआईबी में चार्ज और डिस्चार्ज दर भी कम होती है और सुरक्षा संबंधी चिंताएं उन्हें कई उच्च शक्ति और उच्च क्षमता वाली मशीनों, उदाहरण के लिए इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए अव्यवहार्य बनाती हैं। एलआईबी को बहुत ही कम अवसरों पर अच्छी क्षमता और प्रतिधारण दर प्रदर्शित करने की सूचना मिली है।
इस प्रकार, बैटरियों की दुनिया में सब कुछ सही नहीं है क्योंकि हाल के वर्षों में बहुत सारी बैटरियों को असुरक्षित के रूप में चिह्नित किया गया है क्योंकि वे आग पकड़ती हैं, अविश्वसनीय और कभी-कभी अक्षम होती हैं। दुनिया भर के वैज्ञानिक ऐसी बैटरी बनाने की तलाश में हैं जो छोटी, सुरक्षित रूप से रिचार्जेबल, हल्की, अधिक लचीली और साथ ही अधिक शक्तिशाली हो। इसलिए, संभावित विकल्प के रूप में सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स पर ध्यान केंद्रित किया गया है। इसे लक्ष्य के रूप में रखते हुए वैज्ञानिकों द्वारा कई विकल्पों का प्रयास किया गया है, लेकिन स्थिरता और मापनीयता अधिकांश अध्ययनों में बाधा रही है। पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्स ने बड़ी क्षमता दिखाई है क्योंकि वे न केवल स्थिर हैं बल्कि लचीले और सस्ते भी हैं। दुर्भाग्य से, ऐसे बहुलक इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ मुख्य मुद्दा उनकी खराब चालकता और यांत्रिक गुण हैं।
एसीएस . में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन में नैनो पत्र, शोधकर्ताओं have shown that a battery’s safety and even many other properties can be enhanced by adding nanowires to it, making the battery superior. This team of researchersfrom College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, China have built upon their previous research where they made magnesium borate nanowires which exhibited good mechanical properties and conductivity. In the current study they checked if this would also be true for batteries when such नैनोवायर्स एक ठोस अवस्था बहुलक इलेक्ट्रोलाइट में जोड़ा जाता है। सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट को मैग्नीशियम बोरेट नैनोवायर के 5, 10, 15 और 20 वजन के साथ मिलाया गया था। यह देखा गया कि नैनोवायरों ने सॉलिड-स्टेट पॉलीमर इलेक्ट्रोलाइट की चालकता में वृद्धि की, जिसने नैनोवायरों के बिना पहले की तुलना में बैटरी को अधिक मजबूत और लचीला बना दिया। चालकता में यह वृद्धि इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से गुजरने और आगे बढ़ने वाले आयनों की संख्या में वृद्धि और बहुत तेज दर से हुई थी। पूरा सेट अप बैटरी की तरह था लेकिन अतिरिक्त नैनोवायर के साथ। इसने सामान्य बैटरियों की तुलना में प्रदर्शन की उच्च दर और बढ़े हुए चक्रों को दिखाया। ज्वलनशीलता का एक महत्वपूर्ण परीक्षण भी किया गया और यह देखा गया कि बैटरी नहीं जली। आज के मोबाइल फोन और लैपटॉप जैसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पोर्टेबल अनुप्रयोगों को अधिकतम और सबसे कॉम्पैक्ट संग्रहीत ऊर्जा के साथ अपग्रेड करने की आवश्यकता है। यह स्पष्ट रूप से हिंसक निर्वहन के जोखिम को बढ़ाता है और बैटरी के छोटे प्रारूप की आवश्यकता के कारण ऐसे उपकरणों के लिए प्रबंधनीय है। लेकिन जैसे-जैसे बैटरियों के बड़े अनुप्रयोगों को डिज़ाइन और परीक्षण किया जाता है, सुरक्षा, स्थायित्व और शक्ति सर्वोच्च महत्व रखती है।
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स्रोत (रों)
शेंग ओ एट अल। 2018 Mg2B2O5 नैनोवायर ने उच्च आयनिक चालकता, उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों और ज्वाला-प्रतिरोधी प्रदर्शन के साथ बहुक्रियाशील ठोस-राज्य इलेक्ट्रोलाइट्स को सक्षम किया। नैनो पत्र। https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b00659
