हीरे के साथ लिथियम-आयन बैटरी विस्फोट को रोकना

अन्य बैटरी प्रौद्योगिकियों की तुलना में, लिथियम आयन (ली-आयन) बैटरी में अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा घनत्व और लंबे जीवनकाल होते हैं। वर्षों में उनके विकास ने उन्हें कई क्षेत्रों में पसंद की बैटरी तकनीक के लिए सक्षम किया है।

इनमें पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स, और इलेक्ट्रिक वाहन शामिल हैं। हालांकि वे वांछनीय विशेषताओं और अन्य व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रौद्योगिकी से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, लेकिन वे अपनी समस्याओं के बिना नहीं हैं।

ली-आयन बैटरी खतरनाक रूप से सही परिस्थितियों में विस्फोट कर सकती है। यह बड़ी चिंता का कारण है। उनका संभावित खतरा ऐसा है कि एयरलाइंस केवल इस बैटरी तकनीक को कैरी-ऑन बैगेज में अनुमति देती हैं।

जब ली-आयन बैटरी फटने का विषय आता है, तो बदनाम सैमसंग गैलेक्सी नोट 7 तुरंत दिमाग में आ जाता है। इस की कई बैटरियों ने अंततः सैमसंग डिवाइस को वापस बुला लिया।

होवरबोर्ड में विस्फोट के साथ जुड़ा विवाद भी सामने आता है। इन 2 परिदृश्यों के बीच आम विभाजक यह है कि विस्फोट दोषपूर्ण ली-आयन बैटरी के परिणामस्वरूप थे।

जबकि इन 2 मामलों पर बहुत ध्यान दिया गया, ली-आयन बैटरी वाले अन्य उपकरणों में पहले विस्फोट हो चुका है। हालांकि यह ठीक से गुणवत्ता नियंत्रित बैटरी के साथ दुर्लभ है, एक ली-आयन बैटरी का विस्फोट एक गंभीर जोखिम है जिसे हल्के में नहीं लिया जाना चाहिए।

ड्रेक्सेल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के एक समूह ने माना कि इस बैटरी तकनीक से जुड़े जोखिम अभी भी हैं और इस कहानी में एक दिलचस्प मोड़ आया है। वे बैटरी को अधिक स्थिर बनाने के लिए हीरे का उपयोग कर रहे हैं! मैं वास्तव में आप सभी को इस उपन्यास समाधान के बारे में बताना चाहता हूं लेकिन पहले, आइए कुछ पृष्ठभूमि की जानकारी के माध्यम से चलते हैं।

एक बैटरी के मुख्य घटक इस प्रकार हैं:

• सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनल: ये विद्युत उपकरण के संपर्क के बिंदु हैं। वे बैटरी से उपकरण तक बिजली पारित करने की अनुमति देते हैं।
• एनोड और कैथोड: इन इलेक्ट्रोडों पर रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो वर्तमान की पीढ़ी के लिए जिम्मेदार होती हैं।
• इलेक्ट्रोलाइट: यह एक ऐसा माध्यम है जो कैथोड और एनोड के बीच आवेश के प्रवाह की अनुमति देता है।

कैसे लिथियम आयन बैटरियों विफल और बाद में विस्फोट

ली-आयन बैटरी में धमाका मुख्य रूप से धनात्मक और ऋणात्मक टर्मिनलों के कम प्रसार के कारण होता है। बैटरियों के अंदर डेंड्राइट्स नामक संरचनाओं के गठन से ये शॉर्ट सर्किट हो सकते हैं।

शॉर्ट सर्किट एक विद्युत कनेक्शन है जो अत्यधिक वर्तमान प्रवाह का कारण बनता है और गर्मी उत्पन्न करता है।

डेंड्राइट बिल्ड-अप हैं जो ली-आयन बैटरी के अंदर बन सकते हैं।

अनिवार्य रूप से, ये डेन्ड्राइट्स शॉर्ट सर्किट को बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनलों, बड़ी मात्रा में गर्मी पैदा करते हैं और बैटरी के अंदर इलेक्ट्रोलाइट को प्रज्वलित करते हैं।

अधिकांश इलेक्ट्रोलाइट्स ज्वलनशील होते हैं। जब प्रज्वलित किया जाता है, तो इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर विस्फोट का कारण होगा।

सुरक्षा उपाय

शुक्र है कि सुरक्षा तंत्र उच्च गुणवत्ता वाली ली-आयन बैटरी में मौजूद हैं।

वर्तमान उपाय

डेन्ड्राइट गठन को रोकने के लिए, ली-आयन बैटरी वर्तमान में बाजार में एक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है जो लिथियम से भरी होती है। जबकि यह विन्यास, डेंड्राइट गठन को दबाता है, यह बैटरी की ऊर्जा घनत्व को भी कम करता है।

यदि यह इलेक्ट्रोड शुद्ध लिथियम से बना है, तो बैटरी उनकी वर्तमान क्षमता से लगभग 10 गुना अधिक होगी। हालांकि, डेन्ड्राइट के गठन की बढ़ती क्षमता के कारण उनमें विस्फोट होने की संभावना भी अधिक होगी।

यह विधि काफी प्रभावी है। हालांकि, उप बराबर गुणवत्ता वाली बैटरी इसे काफी हद तक सही नहीं बनाती हैं जिसके परिणामस्वरूप विस्फोट हो सकते हैं। हालांकि यह मामला है, आगे वर्णित विधि संभवतः एक बेहतर सुरक्षा तंत्र भी हो सकती है।

Drexel शोधकर्ताओं ने उपन्यास समाधान

ड्रेक्सल टीम सुरक्षा बढ़ाने के साथ शुद्ध लिथियम की ऊर्जा घनत्व को बनाए रखने के लिए एक उपन्यास समाधान के साथ आई। उन्होंने एक बैटरी डिज़ाइन की जो शुद्ध लिथियम इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है। डेन्ड्राइट के गठन का मुकाबला करने के लिए, वे नैनोडायमंड के साथ इलेक्ट्रोलाइट समाधान को संक्रमित करते हैं।

नैनोडायमंड बेहद छोटे हीरे हैं।

नैनोडायमंड्स में रासायनिक रूप से होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया के जोखिम को कम किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप डेन्ड्राइट का निर्माण होता है। बैटरी डिस्चार्ज के दौरान इलेक्ट्रोड में से एक पर लिथियम लेपित होता है। नैनोडायमंड्स एक समान कोटिंग की सुविधा देता है, जिससे डेन्ड्राइट को रोका जा सकता है।

अंतिम विचार

टीम स्वीकार करती है कि जबकि यह पद्धति उनके परीक्षणों के आधार पर काफी प्रभावी है, यह कहना मुश्किल है कि उनकी विधि पूरी तरह से डेंड्राइट के गठन को समाप्त कर देगी। कहा जा रहा है कि, यह विधि काफी आशाजनक है क्योंकि यह सुरक्षा को बढ़ाता है और उच्च क्षमता की बैटरी के लिए अनुमति देता है।