توقع ہے کہ ربڑ روایتی مواد کی جگہ لے لے گا تاکہ اگلی نسل کی سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کے لیے کلیدی مواد بن سکے۔

الیکٹرک گاڑیوں (EVs) کو مرکزی دھارے میں جانے کے لیے، انہیں سستی، محفوظ اور دیرپا بیٹریوں کی ضرورت ہوتی ہے جو استعمال کے دوران پھٹنے یا ماحول کو نقصان نہ پہنچائیں۔ جارجیا انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے محققین نے روایتی لیتھیم آئن بیٹریوں کا ایک امید افزا متبادل تلاش کر لیا ہے۔ربڑ.

Elastomers، یا مصنوعی ربڑ، ان کی اعلی میکانی خصوصیات کی وجہ سے صارفین کی مصنوعات اور جدید ٹیکنالوجیز جیسے پہننے کے قابل الیکٹرانکس اور نرم روبوٹ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ محققین نے پایا کہ جب مواد کو 3D ڈھانچے میں تیار کیا جاتا ہے، تو یہ تیز رفتار لتیم آئن کی نقل و حمل کے لیے ایک سپر ہائی وے کے طور پر کام کرتا ہے، اعلیٰ مکینیکل سختی کے ساتھ جو بیٹریوں کو زیادہ دیر تک چارج کرنے اور دور تک جانے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ تحقیق کوریا ایڈوانسڈ انسٹی ٹیوٹ آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے تعاون سے کی گئی تھی اور یہ جرنل نیچر میں شائع ہوئی ہے۔

ایک روایتی لتیم آئن بیٹری میں، آئنوں کو مائع الیکٹرولائٹ کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ تاہم، ایسی بیٹریاں فطری طور پر غیر مستحکم ہوتی ہیں: یہاں تک کہ معمولی نقصان بھی الیکٹرولائٹس کو لیک کر سکتا ہے، جس سے دھماکہ یا آگ لگ جاتی ہے۔ حفاظتی خدشات نے صنعت کو ٹھوس ریاست کی بیٹریوں پر توجہ مرکوز کرنے پر مجبور کیا ہے، جنہیں غیر نامیاتی سیرامک ​​مواد یا نامیاتی پولیمر استعمال کرکے بنایا جاسکتا ہے۔
"زیادہ تر صنعتوں کی توجہ غیر نامیاتی ٹھوس الیکٹرولائٹس بنانے پر مرکوز ہے۔ لیکن وہ بنانا مشکل، مہنگے اور ماحول دوست نہیں،" سیونگ وو لی کہتے ہیں، جارج ڈبلیو ووڈرف سکول آف مکینیکل انجینئرنگ کے ایک ایسوسی ایٹ پروفیسر جو ایک تحقیقی ٹیم کا حصہ تھے۔ جس نے ربڑ پر مبنی آرگینک پولیمر کو دوسرے مواد سے بہتر پایا۔ ٹھوس پولیمر الیکٹرولائٹس اپنی کم مینوفیکچرنگ لاگت، غیر زہریلے اور نرم خواص کی وجہ سے کافی دلچسپی حاصل کرتے رہتے ہیں۔ تاہم، روایتی پولیمر الیکٹرولائٹس میں ٹھوس حالت کی بیٹریوں کے قابل اعتماد آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے کافی آئنک چالکتا اور مکینیکل استحکام نہیں ہوتا ہے۔
ناول 3d ڈیزائن توانائی کی کثافت اور کارکردگی میں ایک چھلانگ لاتا ہے۔
جارجیا ٹیک انجینئرز نے استعمال کیا۔ربڑعام مسائل کو حل کرنے کے لیے الیکٹرولائٹس (سست لتیم آئن ٹرانسپورٹ اور ناقص مکینیکل خصوصیات)۔ کلیدی پیش رفت ایک ناہموار ربڑ میٹرکس میں مواد کو تین جہتی (3D) باہم مربوط پلاسٹک کرسٹل کے مراحل بنانے کی اجازت دینا تھی۔ یہ منفرد ڈھانچہ اعلی آئنک چالکتا، بہترین مکینیکل خصوصیات اور الیکٹرو کیمیکل استحکام لاتا ہے۔
ربڑ الیکٹرولائٹ کو کم درجہ حرارت پر ایک سادہ پولیمرائزیشن عمل کا استعمال کرتے ہوئے بنایا جا سکتا ہے جو الیکٹروڈ کی سطح پر ایک مضبوط اور ہموار انٹرفیس پیدا کرتا ہے۔ ربڑ الیکٹرولائٹ کی یہ منفرد خصوصیات لیتھیم ڈینڈرائٹس کی نشوونما کو روکتی ہیں اور آئنوں کی تیز رفتار حرکت کی اجازت دیتی ہیں، ٹھوس حالت کی بیٹریوں کو کمرے کے درجہ حرارت پر بھی قابل اعتماد طریقے سے کام کرنے کے قابل بناتی ہے۔
ربڑاس کی اعلی مکینیکل خصوصیات کے لیے ہر جگہ استعمال کیا جاتا ہے، ہمیں سستی، زیادہ قابل اعتماد اور محفوظ بیٹریاں بنانے کے قابل بنائے گا۔ اعلی آئن چالکتا کا مطلب ہے کہ آپ ایک ہی وقت میں زیادہ آئنوں کو منتقل کر سکتے ہیں، اور ان بیٹریوں کی مخصوص توانائی اور توانائی کی کثافت کو بڑھا کر، آپ برقی گاڑی کی حد کو بڑھا سکتے ہیں۔

محققین اب بیٹری کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے طریقوں پر کام کر رہے ہیں، اس کے سائیکل کا وقت بڑھا رہے ہیں اور بہتر آئنک چالکتا کے ذریعے چارجنگ کے وقت کو کم کر رہے ہیں۔ اب تک، ان کی کوششوں کے نتیجے میں بیٹری کی کارکردگی/سائیکل ٹائم میں دو بہتری آئی ہیں۔

یہ کام برقی گاڑیوں کے جدت کے مرکز کے طور پر جارجیا کی ساکھ کو بڑھا سکتا ہے۔ SK Innovation، ایک عالمی توانائی اور پیٹرو کیمیکل کمپنی، انسٹی ٹیوٹ کے ساتھ جاری تعاون کے ایک حصے کے طور پر الیکٹرولائٹ مواد میں اضافی تحقیق کو فنڈ فراہم کر رہی ہے تاکہ اگلی نسل کی سالڈ سٹیٹ بیٹریاں تیار کی جا سکیں جو روایتی لیتھیم آئن بیٹریوں کے مقابلے میں زیادہ محفوظ اور زیادہ توانائی کی حامل ہوں۔ ایس کے انوویشن نے حال ہی میں کامرس، جارجیا میں ایک نئے الیکٹرک وہیکل بیٹری پلانٹ کی تعمیر کا اعلان کیا، جس سے 2023 تک ایک سال میں 21.5 گیگا واٹ گھنٹے لیتھیم آئن بیٹریاں تیار کرنے کی امید ہے۔
آل سالڈ سٹیٹ بیٹریاں الیکٹرک گاڑیوں کے مائلیج اور حفاظت کو بہت بہتر بنا سکتی ہیں۔ تیزی سے ترقی کرنے والی بیٹری کمپنیاں، بشمول SK Innovation، تمام ٹھوس ریاست بیٹریوں کی تجارتی کاری کو EV مارکیٹ کے لیے گیم چینجر کے طور پر دیکھتی ہیں۔ ایس کے انوویشن کے نیکسٹ جنریشن بیٹری ریسرچ سینٹر کے ڈائریکٹر کیونگھوان چوئی نے کہا: "ایس کے انوویشن اور جارجیا انسٹی ٹیوٹ کے پروفیسر سیونگ وو لی کے تعاون سے جاری پروجیکٹ کے ذریعے آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کے تیزی سے استعمال اور کمرشلائزیشن کی بہت زیادہ امیدیں ہیں۔ ٹیکنالوجی کی."