ہوم پیج (-) / بلاگ / صنعت / لتیم بیٹریوں کی ترقی

لتیم بیٹریوں کی ترقی

10 اکتوبر، 2021

By hoppt

بیٹری ڈیوائس کی اصلیت لیڈن بوتل کی دریافت سے شروع ہو سکتی ہے۔ لیڈن کی بوتل پہلی بار ڈچ سائنسدان پیٹر وین مسچین بروک نے 1745 میں ایجاد کی تھی۔ لیڈن جار ایک قدیم کپیسیٹر ڈیوائس ہے۔ یہ دو دھاتی چادروں پر مشتمل ہے جو ایک انسولیٹر کے ذریعے الگ کی گئی ہیں۔ اوپر کی دھات کی چھڑی چارج کو ذخیرہ کرنے اور چھوڑنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ جب آپ چھڑی کو چھوتے ہیں جب دھاتی گیند کا استعمال کیا جاتا ہے، لیڈن کی بوتل اندرونی برقی توانائی کو رکھ یا ہٹا سکتی ہے، اور اس کا اصول اور تیاری آسان ہے۔ کوئی بھی دلچسپی رکھنے والا اسے گھر پر خود بنا سکتا ہے، لیکن اس کی سادہ گائیڈ کی وجہ سے اس کا خود سے خارج ہونے کا رجحان زیادہ شدید ہے۔ عام طور پر، تمام بجلی چند گھنٹوں سے چند دنوں میں ڈسچارج ہو جائے گی۔ تاہم، لیڈن بوتل کا ابھرنا بجلی کی تحقیق میں ایک نئے مرحلے کی نشاندہی کرتا ہے۔

لیڈین کی بوتل

1790 کی دہائی میں، اطالوی سائنسدان Luigi Galvani نے مینڈک کی ٹانگوں کو آپس میں جوڑنے کے لیے زنک اور تانبے کی تاروں کا استعمال دریافت کیا اور پایا کہ مینڈک کی ٹانگیں مروڑیں گی، اس لیے اس نے "بائیو الیکٹرسٹی" کا تصور پیش کیا۔ اس دریافت نے اطالوی سائنس دان الیسنڈرو کو ہلا کر رکھ دیا۔ وولٹا کا اعتراض، وولٹا کا خیال ہے کہ مینڈک کی ٹانگوں کا مروڑنا مینڈک پر برقی رو کی بجائے دھات سے پیدا ہونے والے برقی رو سے آتا ہے۔ گالوانی کے نظریہ کی تردید کے لیے، وولٹا نے اپنا مشہور وولٹا اسٹیک تجویز کیا۔ وولٹائیک اسٹیک میں زنک اور تانبے کی چادریں شامل ہوتی ہیں جن کے درمیان گتے کے پانی میں بھگو دیا جاتا ہے۔ یہ تجویز کردہ کیمیکل بیٹری کا پروٹو ٹائپ ہے۔
وولٹک سیل کی الیکٹروڈ ری ایکشن مساوات:

مثبت الیکٹروڈ: 2H^++2e^-→H_2

منفی الیکٹروڈ: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

وولٹک اسٹیک

1836 میں برطانوی سائنسدان جان فریڈرک ڈینیئل نے بیٹری میں ہوا کے بلبلوں کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے ڈینیئل بیٹری ایجاد کی۔ ڈینیئل بیٹری جدید کیمیکل بیٹری کی بنیادی شکل رکھتی ہے۔ یہ دو حصوں پر مشتمل ہے۔ مثبت حصہ تانبے کے سلفیٹ کے محلول میں ڈوبا ہوا ہے۔ تانبے کا دوسرا حصہ زنک سلفیٹ کے محلول میں ڈوبا ہوا ہے۔ اصل ڈینیئل بیٹری کو تانبے کے برتن میں تانبے کے سلفیٹ کے محلول سے بھرا گیا تھا اور بیچ میں ایک سیرامک ​​غیر محفوظ بیلناکار کنٹینر ڈالا گیا تھا۔ اس سیرامک ​​کنٹینر میں، منفی الیکٹروڈ کے طور پر زنک راڈ اور زنک سلفیٹ ہوتا ہے۔ محلول میں، سیرامک ​​کنٹینر میں چھوٹے سوراخ دو کنجیوں کو آئنوں کا تبادلہ کرنے دیتے ہیں۔ اس اثر کو حاصل کرنے کے لیے جدید ڈینیئل بیٹریاں زیادہ تر نمک کے پل یا نیم پارگمی جھلیوں کا استعمال کرتی ہیں۔ ڈینیل بیٹریاں ٹیلی گراف نیٹ ورک کے لیے طاقت کے منبع کے طور پر استعمال ہوتی تھیں جب تک کہ خشک بیٹریاں ان کی جگہ نہ لے لیں۔

ڈینیل بیٹری کی الیکٹروڈ ردعمل مساوات:

مثبت الیکٹروڈ: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu

منفی الیکٹروڈ: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

ڈینیل بیٹری

اب تک، بیٹری کی بنیادی شکل کا تعین کیا جا چکا ہے، جس میں مثبت الیکٹروڈ، منفی الیکٹروڈ، اور الیکٹرولائٹ شامل ہیں۔ اس بنیاد پر، بیٹریاں اگلے 100 سالوں میں تیزی سے ترقی کر چکی ہیں۔ بیٹری کے بہت سے نئے نظام سامنے آئے ہیں، جن میں فرانسیسی سائنسدان گیسٹن پلانٹ نے 1856 میں لیڈ ایسڈ بیٹریاں ایجاد کی تھیں۔ گاڑیاں یہ اکثر کچھ ہسپتالوں اور بیس سٹیشنوں کے لیے بیک اپ پاور سپلائی کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ لیڈ ایسڈ بیٹریاں بنیادی طور پر لیڈ، لیڈ ڈائی آکسائیڈ، اور سلفورک ایسڈ محلول پر مشتمل ہوتی ہیں، اور ان کا وولٹیج تقریباً 2V تک پہنچ سکتا ہے۔ جدید دور میں بھی، لیڈ ایسڈ بیٹریوں کو ان کی پختہ ٹیکنالوجی، کم قیمتوں اور پانی پر مبنی محفوظ نظاموں کی وجہ سے ختم نہیں کیا گیا ہے۔

لیڈ ایسڈ بیٹری کی الیکٹروڈ ردعمل مساوات:

Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O

منفی الیکٹروڈ: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-

لیڈ ایسڈ بیٹریاں۔

نکل کیڈمیم بیٹری، جو 1899 میں سویڈش سائنسدان والڈیمار جنگنر نے ایجاد کی تھی، لیڈ ایسڈ بیٹریوں سے زیادہ توانائی کی کثافت کی وجہ سے چھوٹے موبائل الیکٹرانک آلات، جیسے کہ ابتدائی واک مین میں زیادہ استعمال ہوتی ہے۔ لیڈ ایسڈ بیٹریوں کی طرح۔ Nickel-cadmium بیٹریاں بھی 1990 کی دہائی سے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی رہی ہیں، لیکن ان کا زہریلا پن نسبتاً زیادہ ہے، اور بیٹری خود ایک مخصوص میموری اثر رکھتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ہم اکثر کچھ بوڑھے بالغوں کو یہ کہتے ہوئے سنتے ہیں کہ بیٹری کو ری چارج کرنے سے پہلے مکمل طور پر ڈسچارج ہونا چاہیے اور یہ کہ بیکار بیٹریاں زمین کو آلودہ کر دیں گی، وغیرہ۔ (واضح رہے کہ موجودہ بیٹریاں بھی انتہائی زہریلی ہیں اور انہیں ہر جگہ ضائع نہیں کیا جانا چاہئے، لیکن موجودہ لیتھیم بیٹریاں میموری کے فوائد نہیں رکھتی ہیں، اور زیادہ خارج ہونے والا بیٹری کی زندگی کے لیے نقصان دہ ہے۔) نکل کیڈمیم بیٹریاں ماحول کے لیے زیادہ نقصان دہ ہیں، اور ان کی اندرونی مزاحمت درجہ حرارت کے ساتھ بدل جائے گی، جو چارجنگ کے دوران ضرورت سے زیادہ کرنٹ کی وجہ سے نقصان کا سبب بن سکتی ہے۔ نکل ہائیڈروجن بیٹریوں نے اسے 2005 کے آس پاس بتدریج ختم کر دیا۔ اب تک مارکیٹ میں نکل کیڈمیم بیٹریاں شاذ و نادر ہی نظر آتی ہیں۔

نکل کیڈیمیم بیٹری کی الیکٹروڈ ری ایکشن مساوات:

Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2

منفی الیکٹروڈ: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-

نکل کیڈیمیم بیٹریاں

لتیم دھاتی بیٹری کا مرحلہ

1960 کی دہائی میں، لوگ بالآخر باضابطہ طور پر لتیم بیٹریوں کے دور میں داخل ہوئے۔

لتیم دھات خود 1817 میں دریافت ہوئی تھی، اور لوگوں نے جلد ہی یہ جان لیا کہ لتیم دھات کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات فطری طور پر بیٹریوں کے لیے مواد کے طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ اس میں کم کثافت (0.534g 〖cm〗^(-3))، بڑی صلاحیت (3860mAh g^(-1) تک نظریاتی)، اور معیاری ہائیڈروجن الیکٹروڈ کے مقابلے میں اس کی کم صلاحیت (-3.04V) ہے۔ یہ تقریباً لوگوں کو بتا رہے ہیں کہ میں مثالی بیٹری کا منفی الیکٹروڈ میٹریل ہوں۔ تاہم، لتیم دھات خود بہت بڑی مشکلات ہیں. یہ بہت فعال ہے، پانی کے ساتھ پرتشدد ردعمل ظاہر کرتا ہے، اور آپریٹنگ ماحول پر اس کی اعلی ضروریات ہیں۔ اس لیے ایک عرصے تک لوگ اس سے بے بس تھے۔

1913 میں، لیوس اور کیز نے لیتھیم میٹل الیکٹروڈ کی صلاحیت کی پیمائش کی۔ اور الیکٹرولائٹ کے طور پر پروپیلامین محلول میں لیتھیم آئوڈائڈ کے ساتھ بیٹری ٹیسٹ کروایا، حالانکہ یہ ناکام رہا۔

1958 میں، ولیم سڈنی ہیرس نے اپنے ڈاکٹریٹ کے مقالے میں ذکر کیا کہ اس نے مختلف نامیاتی ایسٹر محلولوں میں لیتھیم دھات ڈالی اور گزرنے والی تہوں کی ایک سیریز کی تشکیل کا مشاہدہ کیا (بشمول پرکلورک ایسڈ میں لیتھیم دھات)۔ لیتھیم LiClO_4

پروپیلین کاربونیٹ کے PC محلول میں رجحان، اور یہ محلول مستقبل میں لتیم بیٹریوں میں ایک اہم الیکٹرولائٹ سسٹم ہے)، اور ایک مخصوص آئن ٹرانسمیشن کا رجحان دیکھا گیا ہے، اس لیے اس کی بنیاد پر کچھ ابتدائی الیکٹرو ڈیپوزیشن تجربات کیے گئے ہیں۔ یہ تجربات سرکاری طور پر لیتھیم بیٹریوں کی ترقی کا باعث بنے۔

1965 میں، NASA نے Li دیگر الیکٹرولائٹ سسٹمز، بشمول LiBF_4، LiI، LiAl〖Cl〗_4، LiCl کا تجزیہ، اس تحقیق نے نامیاتی الیکٹرولائٹ سسٹمز میں بہت دلچسپی پیدا کی ہے۔

1969 میں، ایک پیٹنٹ نے ظاہر کیا کہ کسی نے لتیم، سوڈیم، اور پوٹاشیم دھاتوں کا استعمال کرتے ہوئے نامیاتی حل بیٹریوں کو تجارتی بنانے کی کوشش شروع کردی ہے۔

1970 میں، جاپان کی پیناسونک کارپوریشن نے Li‖CF_x ┤ بیٹری ایجاد کی، جہاں x کا تناسب عام طور پر 0.5-1 ہوتا ہے۔ CF_x ایک فلورو کاربن ہے۔ اگرچہ فلورین گیس انتہائی زہریلی ہے، فلورو کاربن خود ایک سفید غیر زہریلا پاؤڈر ہے۔ Li‖CF_x ┤ بیٹری کے ظہور کو پہلی حقیقی کمرشل لیتھیم بیٹری کہا جا سکتا ہے۔ Li‖CF_x ┤ بیٹری ایک بنیادی بیٹری ہے۔ پھر بھی، اس کی گنجائش بہت بڑی ہے، نظریاتی صلاحیت 865mAh 〖Kg〗^(-1) ہے، اور اس کا ڈسچارج وولٹیج طویل فاصلے پر بہت مستحکم ہے۔ لہذا، طاقت مستحکم ہے اور خود خارج ہونے والے مادہ کا رجحان چھوٹا ہے۔ لیکن اس کی شرح غیر معمولی کارکردگی ہے اور اسے چارج نہیں کیا جا سکتا۔ لہٰذا، اسے عام طور پر مینگنیز ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ ملا کر Li‖CF_x ┤-MnO_2 بیٹریاں بنائی جاتی ہیں، جو کچھ چھوٹے سینسر، گھڑیوں، وغیرہ کے لیے اندرونی بیٹریوں کے طور پر استعمال ہوتی ہیں، اور انہیں ختم نہیں کیا گیا ہے۔

مثبت الیکٹروڈ: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF

منفی الیکٹروڈ: Li→〖Li〗^++e^-

Li||CFx بیٹری اسکیمیٹک

1975 میں، جاپان کی سانیو کارپوریشن نے Li‖MnO_2 ┤ بیٹری ایجاد کی، جو پہلی بار ریچارج ایبل سولر کیلکولیٹر میں استعمال ہوئی۔ اسے پہلی ریچارج ایبل لیتھیم بیٹری قرار دیا جا سکتا ہے۔ اگرچہ اس وقت جاپان میں یہ پروڈکٹ بڑی کامیابی تھی، لیکن لوگوں کو ایسے مواد کی گہری سمجھ نہیں تھی اور وہ اس کے لیتھیم اور مینگنیز ڈائی آکسائیڈ کو نہیں جانتے تھے۔ ردعمل کے پیچھے کیا وجہ ہے؟

تقریباً اسی وقت، امریکی دوبارہ قابل استعمال بیٹری کی تلاش میں تھے، جسے اب ہم سیکنڈری بیٹری کہتے ہیں۔

1972 میں، MBArmand (کچھ سائنس دانوں کے نام شروع میں ترجمہ نہیں کیے گئے تھے) نے ایک کانفرنس پیپر میں تجویز کیا M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (جہاں M ایک الکلی دھات ہے) اور پرشین نیلے ڈھانچے کے ساتھ دیگر مواد۔ ، اور اس کے آئن انٹرکلیشن رجحان کا مطالعہ کیا۔ اور 1973 میں، J. Broadhead اور Bell Labs کے دیگر نے دھاتی dichalcogenides میں سلفر اور آیوڈین ایٹموں کے انٹرکلیشن رجحان کا مطالعہ کیا۔ آئن انٹرکلیشن رجحان پر یہ ابتدائی مطالعات لیتھیم بیٹریوں کی بتدریج ترقی کے لئے سب سے اہم محرک قوت ہیں۔ اصل تحقیق ان مطالعات کی وجہ سے قطعی ہے کہ بعد میں لیتھیم آئن بیٹریاں ممکن ہو جاتی ہیں۔


1975 میں، Exxon کے مارٹن B. Dines (Exon Mobil کے پیشرو) نے ٹرانزیشن میٹل ڈیچلکوجینائیڈز اور الکلی دھاتوں کی ایک سیریز کے درمیان انٹرکیلیشن پر ابتدائی حسابات اور تجربات کیے اور اسی سال، Exxon کا دوسرا نام سائنسدان ایم ایس وائٹنگھم نے پیٹنٹ شائع کیا۔ Li‖TiS_2 ┤ پول پر۔ اور 1977 میں، Exoon نے Li-Al‖TiS_2┤ پر مبنی ایک بیٹری کو کمرشلائز کیا، جس میں لیتھیم ایلومینیم مرکب بیٹری کی حفاظت کو بڑھا سکتا ہے (حالانکہ اس میں اب بھی زیادہ اہم خطرہ موجود ہے)۔ اس کے بعد، امریکہ میں ایوریڈی کی طرف سے اس طرح کے بیٹری سسٹم کو لگاتار استعمال کیا گیا ہے۔ بیٹری کمپنی اور گریس کمپنی کی کمرشلائزیشن۔ Li‖TiS_2 ┤ بیٹری حقیقی معنوں میں پہلی ثانوی لیتھیم بیٹری ہو سکتی ہے، اور یہ اس وقت سب سے زیادہ گرم بیٹری سسٹم بھی تھا۔ اس وقت، اس کی توانائی کی کثافت لیڈ ایسڈ بیٹریوں سے تقریباً 2-3 گنا زیادہ تھی۔

ابتدائی Li ||TiS2 بیٹری کا اسکیمیٹک خاکہ

مثبت الیکٹروڈ: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2

منفی الیکٹروڈ: Li→〖Li〗^++e^-

اسی وقت، کینیڈین سائنسدان MA Py نے 2 میں Li‖MoS_1983┤ بیٹری ایجاد کی، جس کی توانائی کی کثافت 60-65Wh 〖Kg〗^(-1) 1/3C پر ہوسکتی ہے، جو Li‖TiS_2┤ کے برابر ہے۔ بیٹری اس کی بنیاد پر، 1987 میں، کینیڈین کمپنی Moli Energy نے حقیقی معنوں میں وسیع پیمانے پر کمرشلائزڈ لیتھیم بیٹری لانچ کی، جس کی دنیا بھر میں بڑے پیمانے پر تلاش کی گئی۔ یہ تاریخی طور پر ایک اہم واقعہ ہونا چاہیے تھا، لیکن ستم ظریفی یہ ہے کہ یہ بعد میں مولی کے زوال کا سبب بھی بن رہا ہے۔ پھر 1989 کے موسم بہار میں، Moli کمپنی نے اپنی دوسری نسل کی Li‖MoS_2┤ بیٹری کی مصنوعات شروع کیں۔ 1989 کے موسم بہار کے اختتام پر، Moli کی پہلی نسل کی Li‖MoS_2┤ بیٹری پروڈکٹ پھٹ گئی اور بڑے پیمانے پر خوف و ہراس پھیلا دیا۔ اسی سال کے موسم گرما میں، تمام مصنوعات واپس منگوائی گئیں، اور متاثرین کو معاوضہ دیا گیا۔ اسی سال کے آخر میں، مولی انرجی نے دیوالیہ ہونے کا اعلان کر دیا اور اسے 1990 کے موسم بہار میں جاپان کے NEC نے حاصل کر لیا۔ یہ بات قابل ذکر ہے کہ یہ افواہ ہے کہ اس وقت کینیڈین سائنسدان جیف ڈان مولی میں بیٹری پروجیکٹ کی قیادت کر رہے تھے۔ توانائی اور Li‖MoS_2 ┤ بیٹریوں کی مسلسل فہرست کی مخالفت کی وجہ سے استعفیٰ دے دیا۔

مثبت الیکٹروڈ: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2

منفی الیکٹروڈ: Li→〖Li〗^++e^-

تائیوان نے مولی انرجی کی تیار کردہ موجودہ 18650 بیٹری حاصل کر لی ہے۔

اب تک، لیتھیم دھات کی بیٹریاں آہستہ آہستہ عوام کی نظروں سے اوجھل ہو چکی ہیں۔ ہم دیکھ سکتے ہیں کہ 1970 سے 1980 کے عرصے کے دوران، لیتھیم بیٹریوں پر سائنسدانوں کی تحقیق بنیادی طور پر کیتھوڈ مواد پر مرکوز تھی۔ حتمی مقصد ہمیشہ منتقلی دھاتی ڈیچلکوجنائڈز پر مرکوز ہے۔ ان کے تہہ دار ڈھانچے کی وجہ سے (ٹرانزیشن میٹل ڈیچلکوجینائیڈز کا اب بڑے پیمانے پر دو جہتی مواد کے طور پر مطالعہ کیا جاتا ہے)، ان کی تہوں اور لیتھیم آئنوں کے اندراج کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے تہوں کے درمیان کافی فاصلہ ہے۔ اس وقت، اس عرصے کے دوران انوڈ مواد پر بہت کم تحقیق ہوئی تھی۔ اگرچہ کچھ مطالعات نے اس کے استحکام کو بڑھانے کے لئے لتیم دھات کے مرکب پر توجہ مرکوز کی ہے، لتیم دھات خود بہت غیر مستحکم اور خطرناک ہے. اگرچہ مولی کی بیٹری کا دھماکہ ایک ایسا واقعہ تھا جس نے دنیا کو چونکا دیا، لیکن لیتھیم دھات کی بیٹریوں کے پھٹنے کے کئی واقعات سامنے آئے ہیں۔

مزید یہ کہ لوگ لیتھیم بیٹریوں کے پھٹنے کی وجہ اچھی طرح نہیں جانتے تھے۔ اس کے علاوہ، لتیم دھات کو اس کی اچھی خصوصیات کی وجہ سے ایک بار ناقابل تبدیل منفی الیکٹروڈ مواد سمجھا جاتا تھا۔ مولی کی بیٹری کے دھماکے کے بعد، لتیم دھات کی بیٹریوں کو لوگوں کی قبولیت میں کمی آئی، اور لتیم بیٹریاں تاریک دور میں داخل ہوگئیں۔

ایک محفوظ بیٹری رکھنے کے لیے، لوگوں کو نقصان دہ الیکٹروڈ مواد سے شروع کرنا چاہیے۔ پھر بھی، یہاں مسائل کا ایک سلسلہ ہے: لتیم دھات کی صلاحیت کم ہے، اور دیگر مرکب منفی الیکٹروڈ کے استعمال سے منفی الیکٹروڈ کی صلاحیت میں اضافہ ہوگا، اور اس طرح، لیتھیم بیٹریوں کے مجموعی امکانی فرق کو کم کیا جائے گا، جو کم ہو جائے گا۔ طوفان کی توانائی کی کثافت لہذا، سائنسدانوں کو متعلقہ ہائی وولٹیج کیتھوڈ مواد کو تلاش کرنا ہوگا. ایک ہی وقت میں، بیٹری کا الیکٹرولائٹ مثبت اور منفی وولٹیجز اور سائیکل کے استحکام سے مماثل ہونا چاہیے۔ ایک ہی وقت میں، الیکٹرولائٹ کی چالکتا اور گرمی مزاحمت بہتر ہے. سوالات کے اس سلسلے نے سائنس دانوں کو زیادہ تسلی بخش جواب تلاش کرنے کے لیے کافی دیر تک حیران کر دیا۔

سائنسدانوں کے لیے حل کرنے کا پہلا مسئلہ ایک محفوظ، نقصان دہ الیکٹروڈ مواد تلاش کرنا ہے جو لیتھیم دھات کی جگہ لے سکے۔ خود لیتھیم دھات میں بہت زیادہ کیمیائی سرگرمی ہوتی ہے، اور ڈینڈرائٹ کی نشوونما کے مسائل کا ایک سلسلہ استعمال کے ماحول اور حالات پر بہت سخت رہا ہے، اور یہ محفوظ نہیں ہے۔ گریفائٹ اب لیتھیم آئن بیٹریوں کے منفی الیکٹروڈ کا بنیادی حصہ ہے، اور لیتھیم بیٹریوں میں اس کے استعمال کا مطالعہ 1976 کے اوائل میں کیا گیا ہے۔ تاہم، اگرچہ گریفائٹ میں بہترین خصوصیات ہیں (اعلی چالکتا، اعلی صلاحیت، کم صلاحیت، جڑت، وغیرہ)، اس وقت، لیتھیم بیٹریوں میں استعمال ہونے والا الیکٹرولائٹ عام طور پر اوپر ذکر کردہ LiClO_1976 کا PC حل ہے۔ گریفائٹ کا ایک اہم مسئلہ ہے۔ تحفظ کی غیر موجودگی میں، الیکٹرولائٹ پی سی کے مالیکیول بھی لیتھیم آئن انٹرکلیشن کے ساتھ گریفائٹ ڈھانچے میں داخل ہوں گے، جس کے نتیجے میں سائیکل کی کارکردگی میں کمی واقع ہوگی۔ اس لیے اس وقت سائنس دانوں نے گریفائٹ کو پسند نہیں کیا تھا۔

جہاں تک کیتھوڈ میٹریل کا تعلق ہے، لیتھیم میٹل بیٹری اسٹیج کی تحقیق کے بعد، سائنسدانوں نے پایا کہ لیتھیئشن اینوڈ میٹریل بذات خود ایک لیتھیم اسٹوریج میٹریل ہے جس میں اچھی ریورسیبلٹی ہے، جیسے LiTiS_2،〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x =1,2) اور اسی طرح، اور اس بنیاد پر، 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3)، LiV_2 O_8 اور دیگر مواد تیار کیا گیا ہے۔ اور سائنسدان آہستہ آہستہ مختلف 1-جہتی آئن چینلز (1D)، 2-جہتی تہوں والے آئن انٹرکلیشن (2D)، اور 3-جہتی آئن ٹرانسمیشن نیٹ ورک ڈھانچے سے واقف ہو گئے ہیں۔

پروفیسر جان بی Goodenough کی LiCoO_2 (LCO) پر سب سے مشہور تحقیق بھی اس وقت ہوئی تھی۔ 1979 میں، Goodenougd et al. 2 میں NaCoO_1973 کی ساخت پر ایک مضمون سے متاثر ہوئے اور LCO دریافت کیا اور پیٹنٹ مضمون شائع کیا۔ ایل سی او میں ٹرانزیشن میٹل ڈسلفائڈز کی طرح ایک تہہ دار انٹرکلیشن ڈھانچہ ہے، جس میں لتیم آئنوں کو الٹا داخل کیا جا سکتا ہے اور نکالا جا سکتا ہے۔ اگر لیتھیم آئنوں کو مکمل طور پر نکالا جاتا ہے تو، CoO_2 کا ایک قریبی ڈھانچہ بن جائے گا، اور اسے لتیم کے لیے لتیم آئنوں کے ساتھ دوبارہ داخل کیا جا سکتا ہے (یقیناً، ایک حقیقی بیٹری لتیم آئنوں کو مکمل طور پر نکالنے کی اجازت نہیں دے گی، جو صلاحیت کو تیزی سے زوال کا باعث بنے گا)۔ 1986 میں، اکیرا یوشینو، جو ابھی تک جاپان میں آساہی کاسی کارپوریشن میں کام کر رہی تھی، نے پہلی بار تینوں LCO، کوک، اور LiClO_4 PC سلوشن کو ملایا، پہلی جدید لیتھیم آئن سیکنڈری بیٹری بن گئی اور موجودہ لیتھیم کا سنگ بنیاد بن گئی۔ بیٹری سونی نے فوری طور پر بوڑھے آدمی کے LCO پیٹنٹ کو "کافی اچھا" دیکھا اور اسے استعمال کرنے کی اجازت حاصل کی۔ 1991 میں، اس نے LCO لتیم آئن بیٹری کو تجارتی بنا دیا۔ لیتھیم آئن بیٹری کا تصور بھی اس وقت سامنے آیا اور اس کا تصور بھی آج تک جاری ہے۔ (یہ بات قابل غور ہے کہ سونی کی پہلی نسل کی لیتھیم آئن بیٹریاں اور اکیرا یوشینو بھی ہارڈ کاربن کو گریفائٹ کے بجائے منفی الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کرتی ہیں اور اس کی وجہ یہ ہے کہ اوپر والے پی سی میں گریفائٹ میں انٹرکلیشن ہے)

مثبت الیکٹروڈ: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6

منفی الیکٹروڈ: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-

سونی لیتھیم آئن بیٹریوں کی پہلی نسل کی نمائش

دوسری طرف، 1978 میں، آرمنڈ، ایم نے مذکورہ بالا مسئلے کو حل کرنے کے لیے ایک ٹھوس پولیمر الیکٹرولائٹ کے طور پر پولی تھیلین گلائکول (پی ای او) کے استعمال کی تجویز پیش کی کہ گریفائٹ اینوڈ آسانی سے سالوینٹ پی سی مالیکیولز میں سرایت کر جاتا ہے (اس وقت مین اسٹریم الیکٹرولائٹ پی سی، ڈی ای سی مکسڈ سلوشن کا استعمال کرتا ہے)، جس نے پہلی بار لیتھیم بیٹری سسٹم میں گریفائٹ ڈالا، اور اگلے سال راکنگ چیئر بیٹری (راکنگ چیئر) کا تصور پیش کیا۔ ایسا تصور آج تک جاری ہے۔ موجودہ مین اسٹریم الیکٹرولائٹ سسٹمز، جیسے ED/DEC، EC/DMC، وغیرہ، صرف 1990 کی دہائی میں آہستہ آہستہ نمودار ہوئے اور تب سے استعمال میں ہیں۔

اسی عرصے کے دوران، سائنسدانوں نے بیٹریوں کی ایک سیریز کو بھی دریافت کیا: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ بیٹریاں، Li‖V〖SE〗_2 ┤ بیٹریاں، Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 بیٹریاں، LiO┤Cu بیٹریاں Li ‖I_2 ┤ بیٹریاں، وغیرہ، کیونکہ وہ اب کم قیمتی ہیں، اور تحقیق کی بہت سی اقسام نہیں ہیں اس لیے میں ان کا تفصیل سے تعارف نہیں کروں گا۔

1991 کے بعد لیتھیم آئن بیٹری کی نشوونما کا دور وہ دور ہے جس میں اب ہم ہیں۔

موجودہ لتیم آئن بیٹری سسٹمز کا تعارف، اگلا حصہ یہ ہے۔

بند_سفید
بند کریں

انکوائری یہاں لکھیں۔

6 گھنٹے کے اندر جواب دیں، کوئی سوال خوش آئند ہے!

    [کلاس^="wpforms-"]
    [کلاس^="wpforms-"]