جاپان کو تمام-ٹھوس-ریاست بیٹریاں بنانے کے لیے 3D پرنٹنگ کے استعمال کا احساس ہے
توہوکو یونیورسٹی کے پروفیسر ہونما اور اسسٹنٹ کوبایشی ہیروکی اور دیگر نے 3D پرنٹرز کے ساتھ تمام-ٹھوس-ریاست بیٹریاں بنانے کی ٹیکنالوجی تیار کی ہے۔ ایسا مواد استعمال کریں جو دستکاری کے دوران سختی کو آزادانہ طور پر تبدیل کر سکے۔ ماضی میں درکار اعلی-درجہ حرارت کے عمل کے بغیر صرف چند گھنٹوں میں بیٹریاں بنائی جا سکتی ہیں۔ آزمائشی-پیدا کی گئی بیٹری نے کارکردگی کے مختلف ٹیسٹوں کا مقابلہ کیا ہے اور اس کی کچھ خاص کارکردگی ہے، جس سے توقع کی جاتی ہے کہ تمام-ٹھوس-ریاست بیٹریوں کے ابتدائی عملی اطلاق میں حصہ ڈالے گی۔
الیکٹرولائٹ بیٹری کے اہم اجزاء میں سے ایک ہے اور عام طور پر مائع حالت میں ہوتا ہے، لیکن تمام-ٹھوس-اسٹیٹ بیٹری کا الیکٹرولائٹ ٹھوس ہوتا ہے، اور آگ لگنے کے حادثات کا خطرہ کم ہوتا ہے۔ اس قسم کی بیٹری کی ایک اور خصوصیت یہ ہے کہ یہ بیٹریوں کو اسٹیک کرکے فی یونٹ والیوم میں ذخیرہ کرنے کی صلاحیت کو بڑھا سکتی ہے۔ یہ ایک اگلی-جنریشن بیٹری کے طور پر بہت زیادہ متوقع ہے جو خالص الیکٹرک گاڑیوں (EVs) کی کروز رینج کو بڑھا سکتی ہے۔
تیار شدہ الیکٹرولائٹ جھلی ایک نرم کانٹیکٹ لینس جیسی نرمی رکھتی ہے (تصویر بشکریہ کیٹو یونیورسٹی، جاپان)
تمام-ٹھوس-اسٹیٹ بیٹریوں کا مرکزی دھارا الیکٹروڈز اور الیکٹرولائٹ مواد کو مضبوطی سے دبانا اور انہیں سینکڑوں ڈگری سیلسیس تک گرم کرنا ہے۔ تاہم، حرارتی عمل مہنگا ہے، اور تھرمل کریکنگ کا معاملہ ہے. ایک ہی وقت میں، اب بھی ایک مسئلہ ہے. الیکٹرولائٹ کی سختی کی وجہ سے، جب مثبت الیکٹروڈ اور منفی الیکٹروڈ بار بار پھیلتے ہیں اور چارجنگ اور ڈسچارج کے ساتھ معاہدہ کرتے ہیں، دونوں کو قریب سے جوڑا نہیں جا سکتا، جس کے نتیجے میں بیٹری کی کارکردگی خراب ہوتی ہے۔
تحقیقی ٹیم نے تمام-ٹھوس-ریاست بیٹریوں کے لیے لچکدار الیکٹرولائٹ جھلیوں کی تشکیل پر تحقیق کی۔ جب لیتھیم آئنوں کی نقل و حرکت میں سہولت فراہم کرنے والے ایک خاص مائع کو سلکان آکسائیڈ کے ساتھ ملایا جاتا ہے تو نرم کانٹیکٹ لینس جیسی شیشے کی فلم بن سکتی ہے۔ نرمی کو صرف سلکا کی مقدار کو تبدیل کرکے ایڈجسٹ کیا جاسکتا ہے۔
اس بار، تحقیقی ٹیم نے الیکٹرولائٹ جھلی میں موجود سلکان آکسائیڈ کی مقدار کو آدھا کر دیا، جس سے یہ جیل کی طرح-بن گیا۔ اس کے بعد اسے ایک رال کے ساتھ ملایا جاتا ہے جو الٹرا وائلٹ روشنی کے سامنے آنے پر مضبوط ہو جاتا ہے، اور اسے 3D پرنٹر کے ذریعے شکل دی جا سکتی ہے۔
الیکٹرولائٹ جیل کو -کی طرح بنانے کے لیے الیکٹرولائٹ میں سلکان آکسائیڈ کے ارتکاز کو کم کریں، اور 3D پرنٹر کے ذریعے بیٹری تیار کریں (تصویر بشکریہ توہوکو یونیورسٹی، جاپان)
تجربات نے اس بات کی تصدیق کی ہے کہ الیکٹرولائٹ، مثبت الیکٹروڈ کے لیے لیتھیم کوبالٹ آکسائیڈ، منفی الیکٹروڈ کے لیے لیتھیم ٹائٹینیٹ وغیرہ کو جیل جیسے مواد میں تبدیل کر کے، بیٹری کو اکیلے 3D پرنٹر سے بنایا جا سکتا ہے۔ کہا جاتا ہے کہ اسے تقریباً دو گھنٹے میں تیار کیا جا سکتا ہے۔
اسے صرف مواد کو کوٹنگ کرکے اور اعلی درجہ حرارت پر گرم کیے بغیر بالائے بنفشی شعاعوں سے شعاع بنا کر بنایا جا سکتا ہے، جس سے مینوفیکچرنگ لاگت بہت کم ہو سکتی ہے۔ لچکدار الیکٹرولائٹ میں کریکنگ کا کم خطرہ ہوتا ہے اور ممبر کے پھیلنے اور سکڑنے کے باوجود نرمی سے فٹ ہوجاتا ہے۔
The trial-produced battery can be stably charged and discharged for more than 100 times. Safety has also been confirmed by fire tests, etc. Professor Honma said, "As long as the data is input, the size and shape can be changed at will."
عملی استعمال میں درپیش مسئلہ یہ ہے کہ الیکٹرولائٹ کی آئنک چالکتا کافی زیادہ نہیں ہے۔ چونکہ لیتھیم آئن آسانی سے حرکت نہیں کر سکتے، اس لیے فوری طور پر بڑی مقدار میں توانائی جاری کرنا مشکل ہے۔
تحقیقی ٹیم آئنک چالکتا کو بہتر بنانے کے مقصد کے ساتھ مواد کی ساخت کو ایڈجسٹ کرے گی۔ تیار شدہ بیٹری سے چلنے والی کار کے تجربات-کامیاب رہے ہیں، جو 30 کلومیٹر فی گھنٹہ کی تیز رفتاری تک پہنچ گئی ہے۔ محققین آؤٹ پٹ پاور کو بڑھانے کے لیے بار بار اصلاحات کریں گے اور اسے خالص الیکٹرک گاڑیوں پر انسٹال کرنے پر غور کریں گے۔ ہم اعلی توانائی کی کثافت کے ساتھ کیتھوڈ مواد کو بھی بھرپور طریقے سے تیار کریں گے۔
پہلے مرحلے کا مقصد سینسرز اور پہننے کے قابل ٹرمینلز کی بجلی کی فراہمی میں عملی استعمال کو محسوس کرنا ہے۔
