ਲਚਕਦਾਰ ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਦੀਆਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਕੀ ਹਨ?

ਅੰਤਰਰਾਸ਼ਟਰੀ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਦੇ ਇੱਕ ਸਮੂਹ ਨੇ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਕਿਸਮ ਦੀ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਬੈਟਰੀ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀ ਹੈ ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ ਦੀ ਰੇਂਜ ਨੂੰ ਵਧਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਲੈਪਟਾਪਾਂ ਅਤੇ ਸਮਾਰਟਫ਼ੋਨਾਂ ਵਿੱਚ ਅੱਗ ਨੂੰ ਰੋਕ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਲੇਖਕ ਐਡਵਾਂਸਡ ਐਨਰਜੀ ਮਟੀਰੀਅਲਜ਼ ਵਿੱਚ ਆਪਣੀਆਂ ਖੋਜਾਂ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਰਵਾਇਤੀ ਰੀਚਾਰਜਯੋਗ ਬੈਟਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਤਰਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਾਂ ਨੂੰ 'ਠੋਸ', ਸਿਰੇਮਿਕ ਨਾਲ ਬਦਲ ਕੇ ਉਹ ਵਧੇਰੇ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ, ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਤੱਕ ਚੱਲਣ ਵਾਲੀਆਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਦੇ ਯੋਗ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜੋ ਵਰਤੋਂ ਲਈ ਵੀ ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਹਨ। ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਉਮੀਦ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਫਾਇਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਕਾਰਾਂ ਸਮੇਤ ਹਰ ਕਿਸਮ ਦੇ ਯੰਤਰਾਂ ਲਈ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ, ਹਰੀ ਬੈਟਰੀਆਂ ਲਈ ਰਾਹ ਪੱਧਰਾ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।

ਅਧਿਐਨ ਦੇ ਲੇਖਕ, ਯੂਐਸ ਅਤੇ ਯੂਕੇ ਤੋਂ, ਕੁਝ ਸਮੇਂ ਤੋਂ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਤਰਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਦੇ ਵਿਕਲਪਾਂ ਦੀ ਖੋਜ ਕਰ ਰਹੇ ਹਨ। 2016 ਵਿੱਚ ਉਹਨਾਂ ਨੇ ਇੱਕ ਠੋਸ-ਸਟੇਟ ਬੈਟਰੀ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦੀ ਘੋਸ਼ਣਾ ਕੀਤੀ ਜੋ ਰਵਾਇਤੀ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਦੁੱਗਣੇ ਵੋਲਟੇਜ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਪਰ ਸਮਾਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨਾਲ।

ਜਦੋਂ ਕਿ ਉਹਨਾਂ ਦਾ ਨਵੀਨਤਮ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਇਸ ਪੁਰਾਣੇ ਸੰਸਕਰਣ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੁਧਾਰ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, MIT ਤੋਂ ਖੋਜਕਰਤਾ ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ ਡੋਨਾਲਡ ਸਡੋਵੇ ਨੇ ਨੋਟ ਕੀਤਾ ਕਿ ਅਜੇ ਵੀ ਸੁਧਾਰ ਲਈ ਜਗ੍ਹਾ ਹੈ: "ਉੱਚੇ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਵਸਰਾਵਿਕ ਪਦਾਰਥਾਂ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਆਇਓਨਿਕ ਚਾਲਕਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ," ਉਸਨੇ ਸਮਝਾਇਆ। "ਇਹ ਇੱਕ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਪ੍ਰਾਪਤੀ ਸੀ।" ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਉਮੀਦ ਹੈ ਕਿ ਟੈਸਟ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਇਹ ਬਿਹਤਰ ਬੈਟਰੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ ਜਾਂ ਹਵਾਈ ਜਹਾਜ਼ਾਂ ਨੂੰ ਪਾਵਰ ਦੇਣ ਲਈ ਵੀ ਢੁਕਵੀਂ ਸਾਬਤ ਹੋਵੇਗੀ।

ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੇ ਓਵਰਹੀਟਿੰਗ ਕਾਰਨ ਹੋਣ ਵਾਲੇ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਜਲਣਸ਼ੀਲ, ਤਰਲ ਦੀ ਬਜਾਏ ਸਿਰੇਮਿਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਰੋਕਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇ ਬੈਟਰੀ ਖਰਾਬ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਸਿਰੇਮਿਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਚਾਰਾਂ ਨੂੰ ਅੱਗ ਲਗਾਉਣ ਦੀ ਬਜਾਏ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮ ਕਰਨਾ ਸ਼ੁਰੂ ਕਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਇਸਨੂੰ ਅੱਗ ਲੱਗਣ ਤੋਂ ਰੋਕਦੀ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਠੋਸ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੀ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਪੋਰਜ਼ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਠੋਸ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇੱਕ ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਨੈਟਵਰਕ ਦੁਆਰਾ ਘੁੰਮਦੇ ਹੋਏ ਆਇਨਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੀਕਲ ਚਾਰਜ ਦਾ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਭਾਰ ਚੁੱਕਣ ਦੇ ਯੋਗ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।

ਇਹਨਾਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਵਿਗਿਆਨੀ ਜਲਣਸ਼ੀਲ ਤਰਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਵਾਲੇ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਉਹਨਾਂ ਦੀਆਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੀ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਸਮਰੱਥਾ ਦੋਵਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਦੇ ਯੋਗ ਹੋ ਗਏ ਹਨ। ਦਰਅਸਲ, ਪ੍ਰੋਫ਼ੈਸਰ ਸਡੋਵੇ ਨੇ ਕਿਹਾ: "ਅਸੀਂ 12 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ [90°F] 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ 194 ਵੋਲਟਸ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਲਿਥੀਅਮ-ਏਅਰ ਸੈੱਲ ਦਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਕੀਤਾ। ਇਹ ਕਿਸੇ ਹੋਰ ਨੇ ਹਾਸਲ ਕੀਤੇ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਹੈ।"

ਇਸ ਨਵੇਂ ਬੈਟਰੀ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਦੇ ਜਲਣਸ਼ੀਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਹੋਰ ਸੰਭਾਵੀ ਫਾਇਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਇਹ ਤੱਥ ਵੀ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ ਕਿ ਵਸਰਾਵਿਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਜੈਵਿਕ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਸਥਿਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। "ਅਦਭੁਤ ਗੱਲ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਇਸ ਨੇ ਕਿੰਨੀ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕੰਮ ਕੀਤਾ," ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ ਸਡੋਵੇ ਨੇ ਕਿਹਾ। "ਸਾਨੂੰ ਇਸ ਸੈੱਲ ਤੋਂ ਵੱਧ ਊਰਜਾ ਮਿਲੀ ਜਿੰਨੀ ਅਸੀਂ ਇਸ ਵਿੱਚ ਪਾਈ ਹੈ।"

ਇਹ ਸਥਿਰਤਾ ਨਿਰਮਾਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਲੈਪਟਾਪਾਂ ਜਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਕਾਰਾਂ ਵਿੱਚ ਵੱਡੀ ਗਿਣਤੀ ਵਿੱਚ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਪੈਕ ਕਰਨ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਦੇ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਬਿਨਾਂ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਓਵਰਹੀਟ ਹੋਣ ਬਾਰੇ ਚਿੰਤਾ ਕੀਤੇ, ਡਿਵਾਈਸਾਂ ਨੂੰ ਵਧੇਰੇ ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਜੀਵਨ ਨੂੰ ਲੰਮਾ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਵਰਤਮਾਨ ਵਿੱਚ, ਜੇਕਰ ਇਸ ਕਿਸਮ ਦੀਆਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮ ਹੋ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ ਤਾਂ ਉਹ ਅੱਗ ਲੱਗਣ ਦੇ ਜੋਖਮ ਨੂੰ ਚਲਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ - ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ ਸੈਮਸੰਗ ਗਲੈਕਸੀ ਨੋਟ 7 ਫੋਨ ਨਾਲ ਹੋਇਆ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਅੱਗ ਫੈਲਣ ਵਿੱਚ ਅਸਮਰੱਥ ਹੋਵੇਗੀ ਕਿਉਂਕਿ ਬਲਨ ਨੂੰ ਕਾਇਮ ਰੱਖਣ ਲਈ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਕੋਈ ਹਵਾ ਨਹੀਂ ਹੈ; ਦਰਅਸਲ, ਉਹ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਨੁਕਸਾਨ ਦੀ ਥਾਂ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਫੈਲਣ ਵਿੱਚ ਅਸਮਰੱਥ ਹੋਣਗੇ।

ਇਹ ਠੋਸ ਪਦਾਰਥ ਵੀ ਬਹੁਤ ਲੰਬੇ ਸਮੇਂ ਤੱਕ ਚੱਲਣ ਵਾਲੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ; ਇਸ ਦੇ ਉਲਟ, ਜਲਣਸ਼ੀਲ ਤਰਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਸ ਨਾਲ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ ਬਣਾਉਣ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ਾਂ, ਜੋ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ (100 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤੋਂ ਵੱਧ) 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, 500 ਜਾਂ 600 ਚੱਕਰਾਂ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਨਿਯਮਤ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅੱਗ ਫੜਦੀਆਂ ਹਨ। ਸਿਰੇਮਿਕ ਇਲੈਕਟੋਲਾਈਟਸ ਅੱਗ ਨੂੰ ਫੜੇ ਬਿਨਾਂ 7500 ਤੋਂ ਵੱਧ ਚਾਰਜ/ਡਿਸਚਾਰਜ ਚੱਕਰਾਂ ਦਾ ਸਾਮ੍ਹਣਾ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।"

ਨਵੀਆਂ ਖੋਜਾਂ EVs ਦੀ ਰੇਂਜ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣ ਅਤੇ ਸਮਾਰਟਫੋਨ ਦੀ ਅੱਗ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਲਈ ਬਹੁਤ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੋ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ। ਸਡੋਵੇ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ: "ਬੈਟਰੀਆਂ ਦੀਆਂ ਪੁਰਾਣੀਆਂ ਪੀੜ੍ਹੀਆਂ ਵਿੱਚ ਲੀਡ ਐਸਿਡ [ਕਾਰ] ਸਟਾਰਟਰ ਬੈਟਰੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਸਨ। ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਸੀਮਾ ਛੋਟੀ ਸੀ ਪਰ ਉਹ ਅਵਿਸ਼ਵਾਸ਼ਯੋਗ ਤੌਰ 'ਤੇ ਭਰੋਸੇਯੋਗ ਸਨ," ਉਸਨੇ ਕਿਹਾ ਕਿ ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਅਣਕਿਆਸੀ ਕਮਜ਼ੋਰੀ ਇਹ ਸੀ ਕਿ "ਜੇ ਇਹ ਲਗਭਗ 60 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤੋਂ ਵੱਧ ਗਰਮ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਇਸ ਨੂੰ ਅੱਗ ਲੱਗ ਜਾਵੇਗੀ।"

ਅੱਜ ਦੀਆਂ ਲਿਥੀਅਮ ਆਇਨ ਬੈਟਰੀਆਂ, ਉਹ ਦੱਸਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤੋਂ ਇੱਕ ਕਦਮ ਹੈ। "ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਲੰਮੀ ਸੀਮਾ ਹੈ ਪਰ ਉਹ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਗਰਮ ਹੋਣ ਅਤੇ ਅੱਗ ਫੜਨ ਨਾਲ ਨੁਕਸਾਨੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ," ਉਸਨੇ ਕਿਹਾ ਕਿ ਨਵੀਂ ਸੌਲਿਡ-ਸਟੇਟ ਬੈਟਰੀ ਸੰਭਾਵੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ "ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਫਲਤਾ" ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਭਰੋਸੇਮੰਦ, ਸੁਰੱਖਿਅਤ ਉਪਕਰਣਾਂ ਦੀ ਅਗਵਾਈ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ।

MIT ਦੇ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਦਾ ਮੰਨਣਾ ਹੈ ਕਿ ਇਸ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਨੂੰ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤਿਆ ਜਾਣ 'ਚ ਪੰਜ ਸਾਲ ਲੱਗ ਸਕਦੇ ਹਨ ਪਰ ਅਗਲੇ ਸਾਲ ਤੱਕ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਉਮੀਦ ਹੈ ਕਿ ਸੈਮਸੰਗ ਜਾਂ ਐਪਲ ਵਰਗੇ ਵੱਡੇ ਨਿਰਮਾਤਾਵਾਂ ਤੋਂ ਸਮਾਰਟਫੋਨ 'ਚ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਫਿੱਟ ਹੋਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਹੈ। ਉਹਨਾਂ ਨੇ ਇਹ ਵੀ ਨੋਟ ਕੀਤਾ ਕਿ ਇਹਨਾਂ ਸੈੱਲਾਂ ਲਈ ਲੈਪਟਾਪ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ ਸਮੇਤ ਫੋਨ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਵਪਾਰਕ ਉਪਯੋਗ ਹਨ।

ਹਾਲਾਂਕਿ ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ ਸਡੋਵੇ ਨੇ ਸਾਵਧਾਨ ਕੀਤਾ ਹੈ ਕਿ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੇ ਸੰਪੂਰਨ ਹੋਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਅਜੇ ਵੀ ਕੁਝ ਰਸਤਾ ਬਾਕੀ ਹੈ। "ਸਾਡੇ ਕੋਲ ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਹੈ ਜੋ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਪਰ ਇਹ ਬਹੁਤ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਦਿਨ ਹੈ ... ਅਸੀਂ ਅਜੇ ਵੱਡੇ ਪੱਧਰ, ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਘਣਤਾ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਵਾਲੇ ਸੈੱਲ ਬਣਾਉਣੇ ਹਨ।"

Sadoway ਦਾ ਮੰਨਣਾ ਹੈ ਕਿ ਇਸ ਸਫਲਤਾ ਨੂੰ ਤੁਰੰਤ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਅਪਣਾਇਆ ਜਾਵੇਗਾ ਕਿਉਂਕਿ ਇਸ ਵਿੱਚ ਨਾ ਸਿਰਫ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਰੇਂਜ ਵਾਲੇ EVs ਨੂੰ ਬਾਲਣ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ ਹੈ ਬਲਕਿ ਸੰਭਾਵੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਮਾਰਟਫ਼ੋਨ ਦੀ ਅੱਗ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਦੀ ਵੀ ਸਮਰੱਥਾ ਹੈ। ਸ਼ਾਇਦ ਉਸ ਦੀ ਇਹ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਹੋਰ ਵੀ ਹੈਰਾਨੀਜਨਕ ਹੈ ਕਿ ਜਦੋਂ ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਨਿਰਮਾਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਸੁਰੱਖਿਆ ਅਤੇ ਭਰੋਸੇਯੋਗਤਾ ਬਾਰੇ ਯਕੀਨ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਠੋਸ ਅਵਸਥਾ ਦੀਆਂ ਬੈਟਰੀਆਂ ਪੰਜ ਸਾਲਾਂ ਤੋਂ ਵੀ ਘੱਟ ਸਮੇਂ ਵਿੱਚ ਸਰਵ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ।