لتیم بیٹری اینوڈ مواد اور مستقبل
لیتھیم آئن بیٹری ایک ریچارج قابل سیکنڈری بیٹری ہے، جو بنیادی طور پر پانچ اہم حصوں پر مشتمل ہے: مثبت الیکٹروڈ، منفی الیکٹروڈ، الیکٹرولائٹ، الگ کرنے والا اور کرنٹ کلیکٹر۔
مثبت اور منفی الیکٹروڈ مواد کا بنیادی کام لتیم آئنوں کو زیادہ آزادانہ طور پر نکالنا/ڈالنا ہے، تاکہ چارجنگ اور ڈسچارج کے کام کو محسوس کیا جا سکے۔
چارج کرنے کے عمل کے دوران، لیتھیم آئن مثبت الیکٹروڈ مواد سے نکالے جاتے ہیں اور الیکٹرولائٹ کے ذریعے متعلقہ منفی الیکٹروڈ مواد میں داخل کیے جاتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، الیکٹران مثبت الیکٹروڈ سے خارجی سرکٹ کے ذریعے نکلتے ہیں اور منفی الیکٹروڈ کی طرف بہہ جاتے ہیں۔
جب لتیم بیٹری خارج ہوتی ہے تو، لتیم آئنوں کو منفی الیکٹروڈ سے نکالا جاتا ہے اور الیکٹرولائٹ کے ذریعے مثبت الیکٹروڈ مواد میں دوبارہ سرایت کیا جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، الیکٹران بیرونی سرکٹ کے ذریعے منفی الیکٹروڈ سے مثبت الیکٹروڈ کی طرف بہتے ہیں۔
لتیم بیٹری کا انوڈ مواد کیا ہے؟
منفی الیکٹروڈ مواد بیٹری چارج کرنے کے عمل میں لتیم آئنوں اور الیکٹرانوں کا کیریئر ہے، اور توانائی کے ذخیرہ اور رہائی کا کردار ادا کرتا ہے۔ یہ ان اہم عوامل میں سے ایک ہے جو لیتھیم آئن بیٹریوں کی کارکردگی کا تعین کرتے ہیں اور پاور بیٹری کی حفاظت کے لیے جاندار ہوتے ہیں۔
مثالی منفی الیکٹروڈ مواد میں کم از کم درج ذیل 7 شرائط ہونی چاہئیں
1. کیمیائی پوٹینشل کم ہے، جو مثبت الیکٹروڈ مواد کے ساتھ ایک بڑا ممکنہ فرق بناتا ہے، اس طرح ایک ہائی پاور بیٹری حاصل ہوتی ہے۔
2. اس میں زیادہ مخصوص سائیکل کی گنجائش ہونی چاہیے؛
3. Li+ کو منفی الیکٹروڈ مواد میں آسانی سے ڈالا اور نکالا جانا چاہئے، اور اس کی کولمبک کارکردگی زیادہ ہے، تاکہ Li+ نکالنے کے عمل کے دوران نسبتاً مستحکم چارج اور ڈسچارج وولٹیج ہو؛
4. اچھی الیکٹرانک چالکتا اور آئن چالکتا؛
5. اس میں اچھی استحکام اور الیکٹرولائٹس کے ساتھ ایک خاص حد تک مطابقت ہے۔
7. مواد کا ذریعہ وسائل سے بھرپور، قیمت میں کم، مینوفیکچرنگ کے عمل میں سادہ ہونا چاہیے۔ محفوظ، سبز اور آلودگی سے پاک۔
مندرجہ بالا شرائط پر پورا اترنے والے اینوڈ میٹریل فی الحال موجود نہیں ہیں، اس لیے اعلی توانائی کی کثافت، اچھی حفاظتی کارکردگی، کم قیمت، اور آسانی سے دستیاب مواد کے ساتھ نئے انوڈ مواد پر تحقیق ایک فوری کام بن گیا ہے، جو کہ ایک گرما گرم موضوع بھی ہے۔ اس مرحلے پر لتیم بیٹری ریسرچ کا میدان۔
لتیم بیٹریوں کے لیے انوڈ مواد کی تلاش اور مستقبل
گرافین/زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ (ZrP) مرکب مواد لیتھیم بیٹری کے منفی الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال ہوتا ہے، جو بیٹری کے مواد کی چالکتا پر قابو پا سکتا ہے۔
خراب برقی خصوصیات اور سنگین حجم کی توسیع کے اثرات کے مسائل میں مضبوط سائیکل استحکام اور مضبوط برقی چالکتا کی خصوصیات ہیں۔
1. گرافین/ZrP مرکبات کا لیتھیم ذخیرہ کرنے کا طریقہ کار
1. گرافین مواد کی لتیم اسٹوریج کا برتاؤ
گرافین میں بہتر الیکٹران اور آئن ٹرانسمیشن چینلز ہیں، جو چارج اور خارج ہونے کی رفتار کو تیز کرنے کے لیے فائدہ مند ہے۔ جب گرافین کو منفی الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو کیمیائی رد عمل کا فارمولا درج ذیل ہے:
اگرچہ لیتھیم بیٹریوں کے لیے منفی الیکٹروڈ میٹریل کے طور پر استعمال ہونے پر گرافین میں لی+ بازی کی شرح زیادہ ہوتی ہے اور پہلی بار چارج اور خارج ہونے کے عمل کے دوران اس کی صلاحیت زیادہ ہوتی ہے، لیکن کئی مکمل چارج اور ڈسچارج سائیکل کے بعد گرافین کی صلاحیت تیزی سے ختم ہو جائے گی۔ اور اکیلے استعمال نہیں کیا جا سکتا. لیتھیم بیٹری اینوڈ میٹریل، اس کی وجہ یہ ہے کہ گرافین مواد پہلی بار چارج اور ڈسچارج کے دوران لیتھیم بیٹری الیکٹرولائٹ کے ساتھ رد عمل ظاہر کرے گا، اور الیکٹرولائٹ کے ساتھ رابطے کی سطح برقی سائیکل کے دوران بڑی ہو جائے گی، جس کے نتیجے میں تہوں کے جمع ہونے کا باعث بنے گا۔ ناقابل واپسی اور عدم استحکام میں۔ SEI فلم کا گزرنا، جبکہ تیار شدہ گرافین لیمیلر ڈھانچے کی وجہ سے جمع ہونا اور جمع ہونا آسان ہے، جو اس کی کولمبک کارکردگی کو کم کرتا ہے۔
2. گرافین/ZrP جامع مواد کا ہم آہنگی کا اثر
زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ اور گرافین کا مرکب نہ صرف بیٹری کی چالکتا کو بہتر بنا سکتا ہے اور اس کے حجم کی توسیع کے اثر کو بہتر بنا سکتا ہے بلکہ اس میں لتیم ذخیرہ کرنے کی اچھی گنجائش بھی ہے اور یہ مرکب مواد کی مخصوص صلاحیت کو بڑھا سکتا ہے۔ دیگر کاربن مواد کے مقابلے میں، گرافین میں سطح کے بڑے مخصوص رقبے، اعلی مکینیکل طاقت، اور اچھی برقی چالکتا کے فوائد ہیں۔ SnO 2، FeSb 2 اور دیگر مواد پر تحقیق سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ گرافین کا تعارف مؤثر طریقے سے اس کی الیکٹرو کیمیکل کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔
2. گرافین/ZrP مرکب کے کام کرنے کا اصول
گرافین/زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ مرکب مواد کو سولووتھرمل طریقہ سے تیار کیا جاتا ہے، جس سے پیدا شدہ گرافین زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ کی سطح پر قائم رہتا ہے تاکہ زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ اور گرافین مرکب مواد حاصل کیا جا سکے۔ کیلکینیشن کے بعد، گرافین زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ میں ہو سکتا ہے کرسٹل جالی میں آکسیجن خالی جگہیں بنتی ہیں، اس طرح کیریئرز اور جالی کے نقائص کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، اور چالکتا میں بہتری آتی ہے۔ گرافین کی موجودگی زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ نینو پارٹیکلز کے درمیان ایک ترسیلی نیٹ ورک کی تشکیل کے قابل بناتی ہے، جو مواد کی مجموعی چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے فائدہ مند ہے۔ ایک ہی وقت میں، زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ کی سطح کو کوٹ کرنے کے لیے گرافین کو ایک لچکدار فلم کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جو چارجنگ اور ڈسچارج کے عمل کے دوران حجم کی توسیع کے اثر کو بفر کر سکتا ہے۔
تیسرا، گرافین/ZrP جامع مواد کے ممکنہ امکانات
1. تیاری کے طریقہ کار میں سادہ اور آسان آپریشن، مضبوط تولیدی صلاحیت، کم لاگت اور ماحول میں کوئی آلودگی نہ ہونے کی خصوصیات ہیں۔
2. اس طریقہ سے تیار کردہ زرکونیم ہائیڈروجن فاسفیٹ اور گرافین کے مرکب مواد کو لیتھیم بیٹری کے منفی الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جو بیٹری کی خراب چالکتا اور حجم کی توسیع کے سنگین اثرات کے مسائل پر قابو پا سکتا ہے، اور مضبوط سائیکل استحکام کی خصوصیات رکھتا ہے۔ اور مضبوط چالکتا؛
3. چونکہ گرافین میں اعلی چالکتا اور بڑی مخصوص سطح کا رقبہ ہے، یہ بیٹری کے مرکب مواد کی چالکتا کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتا ہے، اور اسی وقت، گرافین کی کوٹنگ بیٹری کے مرکب مواد کے حجم کی توسیع کے اثر کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتی ہے اور الیکٹرو کیمیکل کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔ بیٹری مرکب مواد کی.
