لچکدار ٹھوس ریاست بیٹریاں کیا ہیں؟

بین الاقوامی سائنسدانوں کے ایک گروپ نے ایک نئی قسم کی سالڈ اسٹیٹ بیٹری تیار کی ہے جو برقی گاڑیوں کی رینج کو بڑھا سکتی ہے اور لیپ ٹاپ اور اسمارٹ فونز میں لگنے والی آگ کو روک سکتی ہے۔ مصنفین اپنے نتائج کو ایڈوانسڈ انرجی میٹریلز میں بیان کرتے ہیں۔ روایتی ریچارج ایبل بیٹریوں میں استعمال ہونے والے مائع الیکٹرولائٹس کو 'ٹھوس'، سیرامک ​​والی بیٹریوں سے بدل کر وہ زیادہ موثر، دیرپا بیٹریاں تیار کرنے کے قابل ہیں جو استعمال کے لیے بھی محفوظ ہیں۔ محققین کو امید ہے کہ یہ فوائد الیکٹرک کاروں سمیت تمام قسم کے آلات کے لیے زیادہ موثر، سبز بیٹریوں کی راہ ہموار کر سکتے ہیں۔

مطالعہ کے مصنفین، امریکہ اور برطانیہ سے، کچھ عرصے سے لیتھیم آئن بیٹریوں میں مائع الیکٹرولائٹس کے متبادل تلاش کر رہے ہیں۔ 2016 میں انہوں نے ایک سالڈ سٹیٹ بیٹری تیار کرنے کا اعلان کیا جو روایتی لیتھیم آئن سیلز کے دو گنا سے زیادہ وولٹیج پر کام کر سکتی ہے، لیکن اسی طرح کی کارکردگی کے ساتھ۔

جب کہ ان کا تازہ ترین ڈیزائن اس پرانے ورژن میں نمایاں بہتری کی نمائندگی کرتا ہے، ایم آئی ٹی کے محقق پروفیسر ڈونالڈ ساڈوے نوٹ کرتے ہیں کہ بہتری کی گنجائش اب بھی موجود ہے: "بلند درجہ حرارت پر سیرامک ​​مواد میں اعلی آئنک چالکتا حاصل کرنا مشکل ہوسکتا ہے،" انہوں نے وضاحت کی۔ "یہ ایک اہم کامیابی تھی۔" محققین کو امید ہے کہ جانچ کے بعد یہ بہتر بیٹریاں الیکٹرک گاڑیوں یا ہوائی جہازوں کو طاقت دینے کے لیے بھی موزوں ثابت ہوں گی۔

ٹھوس حالت میں بیٹریاں زیادہ گرم ہونے کی وجہ سے ہونے والے نقصان کو آتش گیر، مائع کی بجائے سیرامک ​​الیکٹرولائٹس کے استعمال سے روکا جاتا ہے۔ اگر بیٹری خراب ہو جاتی ہے اور سیرامک ​​الیکٹرولائٹ چاروں کو بھڑکانے کے بجائے زیادہ گرم کرنا شروع کر دیتی ہے، جو اسے آگ لگنے سے روکتی ہے۔ ان ٹھوس مادوں کی ساخت میں موجود سوراخ انہیں ٹھوس کے اندر ایک توسیعی نیٹ ورک کے ذریعے حرکت کرنے والے آئنوں کے ساتھ برقی چارج کا بہت زیادہ بوجھ اٹھانے کے قابل بناتے ہیں۔

ان خصوصیات کا مطلب یہ ہے کہ سائنسدان آتش گیر مائع الیکٹرولائٹس پر مشتمل بیٹریوں کے مقابلے میں اپنی بیٹریوں کی وولٹیج اور صلاحیت دونوں کو بڑھانے میں کامیاب رہے ہیں۔ درحقیقت، پروفیسر سڈووے نے کہا: "ہم نے 12 وولٹ کے ساتھ ایک لیتھیم ایئر سیل کا مظاہرہ کیا جو 90 ڈگری سینٹی گریڈ [194 ° F] پر کام کرتا ہے۔ یہ کسی اور نے حاصل کرنے سے زیادہ ہے۔"

بیٹری کے اس نئے ڈیزائن میں آتش گیر الیکٹرولائٹس پر دیگر ممکنہ فوائد ہیں، بشمول یہ حقیقت کہ سیرامک ​​الیکٹرولائٹس عام طور پر نامیاتی سے زیادہ مستحکم ہوتی ہیں۔ "حیرت انگیز بات یہ ہے کہ اس نے کتنا اچھا کام کیا،" پروفیسر ساڈووے نے کہا۔ "ہمیں اس سیل سے زیادہ توانائی ملی ہے جتنا ہم نے اس میں ڈالا ہے۔"

یہ استحکام مینوفیکچررز کو بڑی تعداد میں سالڈ سٹیٹ سیلز کو لیپ ٹاپ یا الیکٹرک کاروں میں پیک کرنے کی اجازت دے سکتا ہے بغیر ان کے زیادہ گرم ہونے کی فکر کیے، آلات کو زیادہ محفوظ بناتا ہے اور ان کی فعال زندگی کو طول دیتا ہے۔ فی الحال، اگر اس قسم کی بیٹریاں زیادہ گرم ہوتی ہیں تو ان میں آگ لگنے کا خطرہ ہوتا ہے – جیسا کہ حال ہی میں سام سنگ گلیکسی نوٹ 7 فون کے ساتھ ہوا ہے۔ اس کے نتیجے میں شعلے پھیلنے سے قاصر ہوں گے کیونکہ دہن کو برقرار رکھنے کے لیے خلیات کے اندر ہوا نہیں ہے۔ درحقیقت، وہ ابتدائی نقصان کی جگہ سے آگے پھیلنے سے قاصر ہوں گے۔

یہ ٹھوس مواد بھی بہت دیرپا ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس، آتش گیر مائع الیکٹرولائٹس کے ساتھ لیتھیم آئن بیٹریاں بنانے کی کچھ کوششیں، جو زیادہ درجہ حرارت (100 ° C سے زیادہ) پر کام کرتی ہیں، 500 یا 600 چکروں کے بعد معمول کے مطابق آگ پکڑتی ہیں۔ سیرامک ​​الیکٹرولائٹس آگ کو پکڑے بغیر 7500 سے زیادہ چارج/ڈسچارج سائیکلوں کو برداشت کر سکتے ہیں۔"

نئی دریافتیں EVs کی رینج کو بڑھانے اور سمارٹ فون کی آگ کو روکنے دونوں کے لیے بہت اہم ہو سکتی ہیں۔ Sadoway کے مطابق: "بیٹریوں کی پرانی نسلوں میں لیڈ ایسڈ [کار] اسٹارٹر بیٹریاں تھیں۔ ان کی رینج کم تھی لیکن وہ ناقابل یقین حد تک قابل اعتماد تھے،" انہوں نے مزید کہا کہ ان کی غیر متوقع کمزوری یہ تھی کہ "اگر یہ تقریباً 60 ڈگری سینٹی گریڈ سے زیادہ گرم ہوتی ہے تو اسے آگ لگ جائے گی۔"

وہ بتاتے ہیں کہ آج کی لتیم آئن بیٹریاں اس سے ایک قدم اوپر ہیں۔ "ان کی ایک لمبی رینج ہے لیکن وہ شدید حد سے زیادہ گرم ہونے اور آگ پکڑنے سے نقصان پہنچا سکتے ہیں،" انہوں نے مزید کہا کہ نئی سالڈ سٹیٹ بیٹری ممکنہ طور پر ایک "بنیادی پیش رفت" ہے کیونکہ یہ کہیں زیادہ قابل اعتماد، محفوظ آلات کا باعث بن سکتی ہے۔

ایم آئی ٹی کے سائنسدانوں کا خیال ہے کہ اس ٹیکنالوجی کو بڑے پیمانے پر استعمال ہونے میں پانچ سال لگ سکتے ہیں لیکن اگلے سال کے اوائل میں بھی وہ سام سنگ یا ایپل جیسے بڑے مینوفیکچررز کے اسمارٹ فونز میں اس قسم کی بیٹریاں لگنے کی امید رکھتے ہیں۔ انہوں نے یہ بھی نوٹ کیا کہ فون کے علاوہ ان سیلز کے بہت سے تجارتی استعمال ہیں جن میں لیپ ٹاپ اور الیکٹرک گاڑیاں شامل ہیں۔

تاہم پروفیسر ساڈوے نے خبردار کیا کہ ٹیکنالوجی کے مکمل ہونے سے پہلے ابھی کچھ راستہ باقی ہے۔ "ہمارے پاس ایک سیل ہے جو واقعی بہت اچھا لگتا ہے لیکن یہ بہت ابتدائی دنوں کی بات ہے ... ہم نے ابھی تک بڑے پیمانے پر، اعلی طاقت کی کثافت والے الیکٹروڈ کے ساتھ خلیات بنانے ہیں."

Sadoway کا خیال ہے کہ اس پیش رفت کو فوری طور پر وسیع پیمانے پر اپنایا جائے گا کیونکہ اس میں نہ صرف بہت زیادہ رینج کے ساتھ EVs کو ایندھن دینے کی صلاحیت ہے بلکہ اسمارٹ فون کی آگ کو بھی ممکنہ طور پر روکا جاسکتا ہے۔ شاید اس سے زیادہ حیران کن اس کی پیشین گوئی ہے کہ جب زیادہ تر مینوفیکچررز کو ان کی حفاظت اور قابل اعتمادی کا یقین ہو جائے گا تو سالڈ سٹیٹ بیٹریاں پانچ سال سے بھی کم عرصے میں عالمی سطح پر استعمال ہو سکتی ہیں۔