അയോണിക് ലിഥിയം ബാറ്ററി

ലാപ്ടോപ്പുകളും സെൽ ഫോണുകളും മുതൽ ഹൈബ്രിഡ്, ഇലക്ട്രിക് കാറുകൾ വരെയുള്ള വൈവിധ്യമാർന്ന ഉപകരണങ്ങളിലും വാഹനങ്ങളിലും അയോണിക് ലിഥിയം ബാറ്ററി ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഒരു ഘടകമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. അവയുടെ ഗുണങ്ങളിൽ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത, റീചാർജ് ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ്, ഭാരക്കുറവ് (ലെഡ് ആസിഡ് ബാറ്ററികളേക്കാൾ 70% വരെ ഭാരം കുറവ്) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു; ലെഡ് ആസിഡ് ബാറ്ററികളുടേതുപോലെ വിഷവസ്തുക്കൾ പുറന്തള്ളാതെ കൂടുതൽ സുരക്ഷിതത്വം നൽകുന്നു; കൂടാതെ, അവ ലെഡ്-ആസിഡ് ബാറ്ററികളുടേതുപോലെ വിഷവസ്തുക്കൾ പുറന്തള്ളുന്നില്ല; അതിനാൽ ഈ ഗുണങ്ങൾ നിലനിർത്തുന്നതിനായി, മികച്ച കാതോഡ്/ആനോഡ് പദാർത്ഥങ്ങളും ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള ബാറ്ററികൾ സുരക്ഷിതമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളും വികസിപ്പിക്കുന്നതിനായി നിർമ്മാതാക്കൾ അക്ഷീണം പ്രയത്നിക്കുന്നു!

സമീപകാലത്തെ നൂതനാവിഷ്കാരങ്ങളിൽ, നിലവിലെ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളിൽ (LIBs) ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് പദാർത്ഥമായി കോബാൾട്ട് പോലുള്ള വോളറ്റൈൽ ഓർഗാനിക് ലായകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് പകരം പോളി(അയോണിക് ലിക്വിഡ്) ഇലക്ട്രോലൈറ്റായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു അയോണിക് ലിഥിയം ബാറ്ററിയും ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ വിപ്ലവകരമായ മുന്നേറ്റം, ഇന്നത്തെ ലിഥിയം അയോൺ ബാറ്ററികളിൽ കാണപ്പെടുന്ന കോബാൾട്ട് പോലുള്ള വിലകൂടിയതും പ്രശ്നക്കാരായതുമായ ലോഹങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറച്ചുകൊണ്ട്, കുറഞ്ഞ ചെലവിൽ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

അയോണിക് ലിഥിയം ബാറ്ററികളിൽ ഒരു ആനോഡ്, കാതോഡ്, സെപ്പറേറ്റർ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; ആനോഡ് ലിഥിയം അയോണുകൾ സംഭരിക്കുമ്പോൾ കാതോഡ് ഇലക്ട്രോണുകൾ സംഭരിക്കുന്നതിനുള്ള സ്ഥലമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു; അതേസമയം ഒരു സെപ്പറേറ്റർ ബാറ്ററിയിലെ ഇലക്ട്രോൺ പ്രവാഹം തടയുന്നു. അവസാനമായി, ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്, ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ലിഥിയം അയോണുകളെ ആനോഡിനും കാതോഡിനും ഇടയിൽ കൊണ്ടുപോകുകയും, ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഇന്റർകാലേഷൻ/ഡി-ഇന്റർകാലേഷൻ പ്രക്രിയകളിലൂടെ അവയെ തിരികെ ആനോഡിലേക്ക് എത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു - സാങ്കേതികമായി ഈ പ്രക്രിയയെ ഇന്റർകാലേഷൻ/ഡി-ഇന്റർകാലേഷൻ എന്ന് പറയുന്നു.

സംഭരണ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി, സാധാരണയായി ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഒരു ആനോഡിനെ, ജ്വലിക്കാത്ത ലോഹ സൾഫൈഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ നൈട്രൈഡുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു കാതോഡുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിലൂടെ ലിഥിയം അയോണുകളെ ഇൻ്റർകാലേഷൻ വഴി സംഭരിക്കുന്നു. ഈ അയോണുകൾ, ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ പ്രധാന ഘടകമായ കാർബണിൻ്റെ 2D പാളികൾക്കിടയിൽ ഭൗതികമായി ഉൾച്ചേർക്കപ്പെടുന്നു. സെൽ ഡിസ്ചാർജ് എന്നത്, പോസിറ്റീവ് ലിഥിയം അയോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്ന ഒരു ഓക്സീകരണ ഹാഫ് റിയാക്ഷനിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ഒരു ആനോഡിനെ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, അതേസമയം ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടുകളിലൂടെ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളെ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു; ഡിസ്ചാർജ് സമയത്ത്, ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ആനോഡ് പോസിറ്റീവ് ലിഥിയം അയോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഓക്സീകരണ ഹാഫ് റിയാക്ഷനിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു, അതേസമയം നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ കാതോഡിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകപ്പെടുന്നു, അവിടെ റിഡക്ഷൻ ഹാഫ് റിയാക്ഷൻ നടക്കുകയും വൈദ്യുത പ്രവാഹം ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ ഒഴുകുകയും ചെയ്യുന്നു.

72v ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി, 12 വോൾട്ട് 20ah ലിഥിയം ബാറ്ററി, 20ah ലിഥിയം ബാറ്ററി തുടങ്ങി പലതരം ഉണ്ട്.  ഓക്സീകരണ-ചുരുക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ താപനിലയിലും സാഹചര്യങ്ങളിലും നടക്കേണ്ടതുണ്ട്; അല്ലാത്തപക്ഷം, കാര്യമായ ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങൾ ബാറ്ററിയുടെ ശേഷി ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും അതിൻ്റെ സൈക്കിളബിലിറ്റി (ശേഷി കുറയാൻ തുടങ്ങുന്നതിന് മുമ്പ് ഒരു ബാറ്ററിക്ക് എത്ര തവണ ചാർജ് ചെയ്യാനും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാനും കഴിയും എന്നതിൻ്റെ അളവ്) കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. ഇത് സെല്ലിനുള്ളിലെ ആന്തരിക മർദ്ദം വർദ്ധിപ്പിച്ച് ടാബ്‌ലെറ്റുകൾ, സ്മാർട്ട്‌ഫോണുകൾ പോലുള്ള മൊബൈൽ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് സുരക്ഷാ ഭീഷണി ഉയർത്തും.