قابل تجدید توانائی کے بنیادی ڈھانچے کے قیام کے لیے صاف اور موثر توانائی ذخیرہ کرنے والی ٹیکنالوجیز ضروری ہیں۔لیتھیم آئن بیٹریاں پہلے ہی ذاتی الیکٹرانک آلات میں غالب ہیں، اور قابل اعتماد گرڈ لیول اسٹوریج اور الیکٹرک گاڑیوں کے لیے امید افزا امیدوار ہیں۔تاہم، ان کی چارجنگ کی شرحوں اور قابل استعمال زندگی بھر کو بہتر بنانے کے لیے مزید ترقی کی ضرورت ہے۔
ایسی تیز چارجنگ اور دیرپا بیٹریوں کی نشوونما میں مدد کے لیے، سائنسدانوں کو بیٹری کی کارکردگی کی حدود کی نشاندہی کرنے کے لیے، آپریٹنگ بیٹری کے اندر ہونے والے عمل کو سمجھنے کے قابل ہونے کی ضرورت ہے۔فی الحال، بیٹری کے فعال مواد کو کام کرتے وقت دیکھنے کے لیے جدید ترین سنکروٹون ایکس رے یا الیکٹران مائکروسکوپی تکنیکوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو مشکل اور مہنگی ہو سکتی ہیں، اور اکثر تیزی سے چارج کرنے والے الیکٹروڈ مواد میں ہونے والی تیز رفتار تبدیلیوں کو پکڑنے کے لیے اتنی تیزی سے تصویر نہیں بنا سکتے۔نتیجے کے طور پر، انفرادی فعال ذرات کی لمبائی کے پیمانے پر اور تجارتی لحاظ سے متعلقہ تیز رفتار چارجنگ کی شرحوں پر آئن کی حرکیات بڑی حد تک غیر دریافت ہے۔
کیمبرج یونیورسٹی کے محققین نے لیتھیم آئن بیٹریوں کا مطالعہ کرنے کے لیے کم لاگت لیب پر مبنی آپٹیکل مائکروسکوپی تکنیک تیار کرکے اس مسئلے پر قابو پالیا ہے۔انہوں نے Nb14W3O44 کے انفرادی ذرات کی جانچ کی، جو آج تک کے سب سے تیز چارجنگ انوڈ مواد میں سے ہے۔نظر آنے والی روشنی کو ایک چھوٹی شیشے کی کھڑکی کے ذریعے بیٹری میں بھیجا جاتا ہے، جس سے محققین کو فعال ذرات کے اندر متحرک عمل کو حقیقی وقت میں، حقیقت پسندانہ عدم توازن کے حالات میں دیکھنے کی اجازت ملتی ہے۔اس سے سامنے کی طرح لتیم ارتکاز کے میلان انفرادی فعال ذرات سے گزرتے ہوئے ظاہر ہوئے، جس کے نتیجے میں اندرونی تناؤ پیدا ہوتا ہے جس کی وجہ سے کچھ ذرات ٹوٹ جاتے ہیں۔پارٹیکل فریکچر بیٹریوں کے لیے ایک مسئلہ ہے، کیونکہ یہ ٹکڑوں کے برقی رابطہ منقطع کرنے کا باعث بن سکتا ہے، جس سے بیٹری کی ذخیرہ کرنے کی گنجائش کم ہو جاتی ہے۔کیمبرج کی کیوینڈش لیبارٹری کے شریک مصنف ڈاکٹر کرسٹوف شنیڈرمین کہتے ہیں، "اس طرح کے اچانک واقعات بیٹری پر شدید اثرات مرتب کرتے ہیں، لیکن اب سے پہلے کبھی حقیقی وقت میں اس کا مشاہدہ نہیں کیا جا سکتا تھا۔"
آپٹیکل مائیکروسکوپی تکنیک کی اعلی تھرو پٹ صلاحیتوں نے محققین کو ذرات کی ایک بڑی آبادی کا تجزیہ کرنے کے قابل بنایا، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ذرہ ٹوٹنا زیادہ عام ہے جس میں ڈیلیتھیشن کی زیادہ شرح اور لمبے ذرات میں ہوتا ہے۔کیمبرج کی کیوینڈش لیبارٹری اور کیمسٹری ڈپارٹمنٹ میں پی ایچ ڈی کے امیدوار، پہلی مصنف ایلس میری ویدر کہتی ہیں، "یہ نتائج مواد کے اس طبقے میں ذرات کے فریکچر اور صلاحیت کو کم کرنے کے لیے براہ راست قابل اطلاق ڈیزائن کے اصول فراہم کرتے ہیں۔"
آگے بڑھتے ہوئے، طریقہ کار کے اہم فوائد - بشمول تیز رفتار ڈیٹا کا حصول، سنگل پارٹیکل ریزولوشن، اور اعلی تھرو پٹ صلاحیتیں - اس بات کی مزید کھوج کے قابل بنائیں گے کہ بیٹریاں ناکام ہونے پر کیا ہوتا ہے اور اسے کیسے روکا جائے۔اس تکنیک کو بیٹری کے تقریباً کسی بھی قسم کے مواد کا مطالعہ کرنے کے لیے لاگو کیا جا سکتا ہے، جس سے یہ اگلی نسل کی بیٹریوں کی نشوونما میں پہیلی کا ایک اہم حصہ ہے۔
پوسٹ ٹائم: ستمبر 17-2022