स्पंजी सिलिकॉन लैपटॉप की बैटरी लाइफ को काफी बढ़ा सकता है

बिना किसी सवाल के, हम सभी अपने लैपटॉप, हाइब्रिड और अन्य पोर्टेबल उपकरणों में लंबी बैटरी लाइफ से लाभान्वित होंगे। दुर्भाग्य से, वर्तमान लिथियम आयन बैटरी (एलआईबी) अपनी क्षमता तक पहुंच चुका है, और हमारे पोर्टेबल उपकरणों में अनप्लग्ड रन टाइम को बढ़ाने का एकमात्र तरीका बड़ी बैटरी बनाना है। हालाँकि, यह उस उद्योग में शायद ही कोई व्यावहारिक समाधान है जहाँ हल्के और दुबले गियर अत्यधिक वांछनीय हैं। हमें कुछ नया चाहिए; बड़े ऊर्जा भंडारण उपकरण बनाए बिना भंडारण क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि करने का एक तरीका।

हाल ही में, ऊर्जा विभाग की प्रशांत नॉर्थवेस्ट राष्ट्रीय प्रयोगशाला लिथियम-आयन बैटरी में एक नया मोड़ आया है जो कथित तौर पर पारंपरिक हाइब्रिड या लैपटॉप बैटरी की तुलना में "कम से कम" दोगुनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है। इस मामले में, विधि में स्पंज जैसे सिलिकॉन का उपयोग शामिल है। अन्य प्रस्तावित बैटरी संवर्द्धन "सफलताएँ" बनाई गई हैं, लेकिन वे हो भी सकती हैं और नहीं भी हो सकती हैं, और कम से कम कुछ वर्ष दूर हैं। हालाँकि, यह न केवल अत्यधिक प्रशंसनीय है, बल्कि इसे तैनात करने में अपेक्षाकृत दर्द रहित भी है।

सिलिकॉन क्यों?

वर्तमान में, लगभग सभी एलआईबी ऊर्जा के भंडारण और निर्वहन में ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हैं। ये पारंपरिक एलआईबी सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रोड की क्षमता से 10 गुना कम ऊर्जा संग्रहीत करते हैं। जबकि गणितीय सूत्र जटिल हैं, एक आदर्श दुनिया में, एक सिलिकॉन-आधारित बैटरी आपको 10 गुना बिजली आपूर्ति देगी। हालाँकि, बाकी सभी चीजों पर विचार करने की आवश्यकता है, जैसे कि बैटरी रसायन विज्ञान, सिलिकॉन इलेक्ट्रोड (कभी-कभी कहा जाता है) एनोडs) मौजूदा मानक की तुलना में ऊर्जा भंडारण क्षमता को दोगुना या संभवतः तिगुना कर सकता है।

अतीत में सिलिकॉन का उपयोग करने में एक समस्या यह रही है कि यह बहुत अधिक लिथियम-आयनों को अवशोषित कर लेगा (उन्हें बिजली को स्टोर करने और उत्पन्न करने में मदद करने की आवश्यकता होती है), अक्सर इस दौरान बड़े पैमाने पर 400 प्रतिशत तक विस्तार होता है चार्जिंग. जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, इससे सभी प्रकार की समस्याएं पैदा हुईं, जिनमें बैटरी हाउसिंग का टूटना (लेकिन यहीं तक सीमित नहीं) शामिल है। यह बिल्कुल अव्यवहारिक था - जब तक कि ऊर्जा विभाग की पैसिफ़िक नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी एक सिलिकॉन इलेक्ट्रोड लेकर नहीं आई, जिसे "मेसोपोरस सिलिकॉन स्पंज“यह केवल व्यवहार्य 30 प्रतिशत तक विस्तारित होता है।

सरल शब्दों में, मेसोपोरस सिलिकॉन स्पंज छिद्रित सिलिकॉन का एक टुकड़ा है। लिथियम-आयनों को अवशोषित करते समय, बाहर की ओर फैलने के बजाय, छिद्रों को भरकर सिलिकॉन अपना द्रव्यमान बढ़ाता है। 30 प्रतिशत विस्तार सीमा के साथ, सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रोड में लगभग 750 एमएएच प्रति ग्राम की ऊर्जा सांद्रता होती है, या ग्रेफाइट-आधारित इलेक्ट्रोड की तुलना में लगभग दोगुनी होती है। इसके अलावा, सिलिकॉन इलेक्ट्रोड लचीले साबित हुए हैं - प्रोटोटाइप बैटरी ने 1,000 चार्ज के बाद अपनी क्षमता का 80 प्रतिशत बरकरार रखा है।

हम ये नई बैटरियाँ कब देखेंगे?

ऊर्जा विभाग के प्रशांत नॉर्थवेस्ट नेशनल लेबोरेटरी का अगला तार्किक कदम एक बड़ा प्रोटोटाइप बनाना होगा - शायद मुख्यधारा के मोबाइल डिवाइस को बिजली देने के लिए पर्याप्त बड़ा कुछ। इस बीच, जबकि हम सरकार के वैज्ञानिकों द्वारा तकनीक का विकास जारी रखने की प्रतीक्षा कर रहे हैं, एक सिलिकॉन वैली स्टार्टअप कंपनी जिसका नाम "एम्प्रिअस” वर्तमान में उनके विकास और व्यावसायीकरण पर भी काम चल रहा है।

माना, एम्प्रिअस की सिलिकॉन-आधारित लिथियम-आयन ऊर्जा अवशोषण दर बहुत कम है (ग्रेफाइट की तुलना में केवल 10-50 प्रतिशत अधिक ऊर्जा भंडारण), लेकिन अभी तक परिणाम यह बताने के लिए काफी उत्साहजनक रहे हैं कि सिलिकॉन हमारे मोबाइल कंप्यूटिंग उपकरणों को सशक्त बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है - और, शायद जल्द ही।

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