पुढील पिढीच्या सॉलिड-स्टेट बॅटरीसाठी मुख्य सामग्री बनण्यासाठी रबर पारंपारिक साहित्य बदलेल अशी अपेक्षा आहे

इलेक्ट्रिक वाहने (EVs) मुख्य प्रवाहात जाण्यासाठी, त्यांना किफायतशीर, सुरक्षित आणि दीर्घकाळ टिकणाऱ्या बॅटरीची आवश्यकता असते ज्या वापरताना स्फोट होत नाहीत किंवा पर्यावरणाला हानी पोहोचवत नाहीत. जॉर्जिया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या संशोधकांना पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरीसाठी एक आशादायक पर्याय सापडला असेल:रबर.

इलास्टोमर्स, किंवा सिंथेटिक रबर, त्यांच्या उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्मांमुळे ग्राहक उत्पादनांमध्ये आणि वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्स आणि सॉफ्ट रोबोट्स सारख्या प्रगत तंत्रज्ञानामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. संशोधकांना असे आढळून आले की जेव्हा सामग्री 3D संरचनेत तयार केली जाते, तेव्हा ते जलद लिथियम आयन वाहतुकीसाठी एक सुपरहायवे म्हणून काम करते, उच्च यांत्रिक कणखरतेसह ज्यामुळे बॅटरी जास्त काळ चार्ज होऊ शकतात आणि दूर जाऊ शकतात. हे संशोधन कोरिया अॅडव्हान्स्ड इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीच्या सहकार्याने करण्यात आले असून ते नेचर या जर्नलमध्ये प्रकाशित झाले आहे.

पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये, आयन द्रव इलेक्ट्रोलाइटद्वारे हलविले जातात. तथापि, अशा बॅटरी मूळतः अस्थिर असतात: अगदी कमी नुकसान देखील इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये गळती करू शकते, ज्यामुळे स्फोट किंवा आग होऊ शकते. सुरक्षेच्या चिंतेने उद्योगाला सॉलिड-स्टेट बॅटरीवर लक्ष केंद्रित करण्यास भाग पाडले आहे, जे अजैविक सिरेमिक साहित्य किंवा सेंद्रिय पॉलिमर वापरून बनवता येते.
"बहुतेक उद्योग अजैविक घन इलेक्ट्रोलाइट्स तयार करण्यावर लक्ष केंद्रित करतात. परंतु ते तयार करणे कठीण, महाग आणि पर्यावरणास अनुकूल नाही," असे जॉर्ज डब्ल्यू. वुड्रफ स्कूल ऑफ मेकॅनिकल इंजिनिअरिंगचे सहयोगी प्राध्यापक सेउंग वू ली म्हणतात, जे एका संशोधन संघाचा भाग होते. ज्यामध्ये रबर-आधारित सेंद्रिय पॉलिमर इतर सामग्रीपेक्षा श्रेष्ठ आढळले. सॉलिड पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्स त्यांच्या कमी उत्पादन खर्चामुळे, गैर-विषारी आणि मऊ गुणधर्मांमुळे खूप रस घेतात. तथापि, पारंपारिक पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये सॉलिड स्टेट बॅटरीचे विश्वसनीय ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी पुरेशी आयनिक चालकता आणि यांत्रिक स्थिरता नसते.
कादंबरी 3d डिझाइन ऊर्जा घनता आणि कार्यक्षमतेत एक झेप आणते
जॉर्जिया टेक अभियंते वापरलेरबरसामान्य समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी इलेक्ट्रोलाइट्स (मंद लिथियम आयन वाहतूक आणि खराब यांत्रिक गुणधर्म). खडबडीत रबर मॅट्रिक्समध्ये सामग्रीला त्रि-आयामी (3D) एकमेकांशी जोडलेले प्लास्टिक क्रिस्टलीय टप्पे तयार करण्याची परवानगी देणे हे महत्त्वाचे यश होते. ही अद्वितीय रचना उच्च आयनिक चालकता, उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आणि इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता आणते.
x
रबर, त्याच्या उच्च यांत्रिक गुणधर्मांसाठी सर्वत्र वापरल्या जाणार्‍या, आम्हाला स्वस्त, अधिक विश्वासार्ह आणि सुरक्षित बॅटरी बनविण्यास सक्षम करेल. उच्च आयन चालकता म्हणजे आपण एकाच वेळी अधिक आयन हलवू शकता आणि या बॅटरीची विशिष्ट ऊर्जा आणि ऊर्जा घनता वाढवून, आपण इलेक्ट्रिक वाहनाची श्रेणी वाढवू शकता.

संशोधक आता बॅटरीचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, त्याची सायकल वेळ वाढवणे आणि चांगल्या आयनिक चालकतेद्वारे चार्जिंग वेळ कमी करण्याच्या मार्गांवर काम करत आहेत. आतापर्यंत, त्यांच्या प्रयत्नांमुळे बॅटरी कार्यप्रदर्शन/सायकल वेळेत दोन सुधारणा झाल्या आहेत.

हे काम इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी नाविन्यपूर्ण केंद्र म्हणून जॉर्जियाची प्रतिष्ठा वाढवू शकते. SK इनोव्हेशन, एक जागतिक ऊर्जा आणि पेट्रोकेमिकल कंपनी, पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरींपेक्षा सुरक्षित आणि अधिक ऊर्जा-केंद्रित असलेल्या पुढील पिढीच्या सॉलिड-स्टेट बॅटर्‍या तयार करण्यासाठी संस्थेसोबत चालू असलेल्या सहकार्याचा भाग म्हणून इलेक्ट्रोलाइट सामग्रीमध्ये अतिरिक्त संशोधनासाठी निधी देत ​​आहे. SK Innovation ने अलीकडेच कॉमर्स, जॉर्जिया येथे नवीन इलेक्ट्रिक वाहन बॅटरी प्लांट बांधण्याची घोषणा केली, जी 2023 पर्यंत वर्षभरात 21.5 गिगावॅट तासांच्या लिथियम-आयन बॅटरीचे उत्पादन करेल अशी अपेक्षा आहे.
सर्व-सॉलिड-स्टेट बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहनांचे मायलेज आणि सुरक्षितता मोठ्या प्रमाणात सुधारू शकतात. SK इनोव्हेशनसह वेगाने वाढणाऱ्या बॅटरी कंपन्या, सर्व-सॉलिड-स्टेट बॅटरीचे व्यावसायिकीकरण इव्ह मार्केटसाठी गेम चेंजर म्हणून पाहतात. एसके इनोव्हेशनच्या नेक्स्ट जनरेशन बॅटरी रिसर्च सेंटरचे संचालक क्यूंगवान चोई म्हणाले: "एसके इनोव्हेशन आणि जॉर्जिया इन्स्टिट्यूटचे प्राध्यापक सेउंग वू ली यांच्या सहकार्याने सुरू असलेल्या प्रकल्पाद्वारे सर्व-सॉलिड-स्टेट बॅटरीच्या जलद वापरासाठी आणि व्यावसायिकीकरणासाठी खूप आशा आहेत. तंत्रज्ञानाचे."