توانائی کی منتقلی کی لہر کے درمیان ، بیٹری ٹکنالوجی میں جدت طرازی بہت سے شعبوں میں ڈرائیونگ کی ترقی کے لئے اہم ہوگئی ہے۔ سلیکن - کاربن انوڈ میٹریل ، لتیم میں ایک بڑھتا ہوا ستارہ - آئن بیٹری انوڈ مواد ، آہستہ آہستہ ابھر رہا ہے ، جو بیٹری کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور موجودہ توانائی کی کثافت کی رکاوٹوں کو توڑنے کے لئے نئی امید کی پیش کش کرتا ہے۔ ان کی ترقی کافی توجہ مبذول کر رہی ہے۔
I. سلیکن کا جائزہ - کاربن انوڈ مواد
(i) تعریف اور ترکیب
سلیکن - کاربن انوڈ مواد ناول انوڈ میٹریل ہیں جو سلیکن (ایس آئی) اور کاربن مواد کو ایک خاص انداز میں ملا کر تشکیل دیتے ہیں۔ سلیکن ، اس کی انتہائی اعلی نظریاتی مخصوص صلاحیت (تقریبا 4200 ایم اے ایچ/جی) کے ساتھ ، روایتی گریفائٹ انوڈ مواد (تقریبا 37 372 ایم اے ایچ/جی کی نظریاتی مخصوص صلاحیت) سے کہیں زیادہ ہے ، جس سے یہ بیٹری انرجی کثافت میں اضافے کے ل an ایک مثالی انتخاب ہے۔ تاہم ، سلیکن چارج اور خارج ہونے والے مادہ کے دوران حجم میں 300 فیصد سے زیادہ کی توسیع کا تجربہ کرتا ہے ، ایک خرابی جو بیٹریوں میں اس کے عملی اطلاق کو سختی سے محدود کرتی ہے۔ دوسری طرف ، کاربن مواد ، بہترین چالکتا ، استحکام اور لچک کی ایک خاص ڈگری کے مالک ہے۔ سلیکن کے ساتھ ان کا امتزاج سلیکن کے حجم میں تبدیلیوں کو مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے اور الیکٹروڈ ڈھانچے کے استحکام کو بہتر بناتا ہے۔ دونوں مواد ایک دوسرے کی تکمیل کرتے ہیں اور مل کر سلیکن - کاربن انوڈ مواد کا بنیادی نظام تشکیل دیتے ہیں۔
(ii) ترقی کا پس منظر
ٹکنالوجی کی تیزی سے ترقی کے ساتھ ، مختلف الیکٹرانک آلات اور نئی توانائی کی گاڑیاں بیٹری کی کارکردگی ، جیسے توانائی کی کثافت اور رینج پر تیزی سے زیادہ مطالبات رکھ رہی ہیں۔ سالوں کی ترقی کے بعد ، روایتی گریفائٹ انوڈ مواد کی کارکردگی اپنی نظریاتی حدود تک پہنچ گئی ہے ، جس کی وجہ سے بیٹری کی کارکردگی میں مزید بہتری کے لئے مارکیٹ کی طلب کو پورا کرنا مشکل ہوگیا ہے۔ اس پس منظر کے خلاف ، سائنس دانوں نے اپنی توجہ سلیکن - پر مبنی مواد کی طرف موڑ دی ہے اور ، مسلسل تلاش کے ذریعہ ، سلیکن - کاربن انوڈ مواد تیار کیا ہے ، جس کی امید ہے کہ بیٹری کی کارکردگی میں بہتری میں تعطل کو توڑنے اور اس سے متعلقہ صنعت کو ترقی کے ایک نئے مرحلے میں منتقل کرنے کی امید ہے۔
ii. سلیکن - کاربن انوڈ مواد کے تکنیکی فوائد
(i) اعلی توانائی کی کثافت
جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے ، سلیکن کی اعلی مخصوص صلاحیت سلیکن - کاربن انوڈ مواد کو بیٹریوں میں زیادہ لتیم آئنوں کو ذخیرہ کرنے کے قابل بناتی ہے ، جس سے بیٹری کی توانائی کی کثافت میں نمایاں بہتری آتی ہے۔ روایتی گریفائٹ انوڈ بیٹریوں کے مقابلے میں ، سلیکن - کاربن انوڈ مواد سے لیس بیٹریاں اعلی توانائی کی کثافت کے آرڈر حاصل کرسکتی ہیں ، جس سے الیکٹرانک آلات کے لئے طویل عرصے سے بیٹری کی زندگی اور طویل ڈرائیونگ رینج کی فراہمی ہوتی ہے۔ اس سے الیکٹرانک آلات میں بیٹری کی ناکافی طاقت کے خدشات اور برقی گاڑیوں کی "رینج اضطراب" کو مؤثر طریقے سے ختم کیا جاتا ہے۔
(2) کم - درجہ حرارت کی کارکردگی میں بہتری
تحقیق سے ثابت ہوا ہے کہ سلیکن - کاربن انوڈ مواد کم درجہ حرارت پر گریفائٹ انوڈ مواد کے مقابلے میں بہتر سائیکلنگ استحکام کی نمائش کرتا ہے۔ سرد سردیوں میں ، سلیکن - کاربن انوڈ مواد کا استعمال کرتے ہوئے موبائل فون اور برقی گاڑیاں تیزی سے بیٹری ڈرین کے مسئلے کو مؤثر طریقے سے کم کرسکتی ہیں ، اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ صارف کے تجربے میں نمایاں طور پر بہتری لانے والے ، کم - درجہ حرارت کے ماحول میں عام طور پر کام جاری رہ سکتا ہے۔
(3) تیزی سے چارجنگ کی سہولت فراہم کرتا ہے
چارجنگ کے عمل کے دوران ، لتیم آئن ترجیحی طور پر سلیکن میں اور پھر گریفائٹ انٹرلیئرز میں شامل ہوجاتے ہیں۔ سلیکن - کاربن انوڈ مواد کی اس خصوصیت سے انوڈ کی اوسط صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے اور لتیم چڑھانا کے امکان کو کم کیا جاتا ہے ، جس سے تیزی سے چارجنگ میں مدد ملتی ہے اور تیزی سے بیٹری کی دوبارہ ادائیگی کے لئے صارف کے مطالبات کو پورا کیا جاتا ہے۔
کاربن انوڈ مواد کی تیاری کا عمل
(i) مکینیکل بال ملنگ
مکینیکل بال ملنگ نسبتا traditional روایتی تیاری کا طریقہ ہے۔ اس میں خام مال جیسے سلیکن پاؤڈر اور کاربن پاؤڈر کو بال مل میں رکھنا شامل ہے۔ پیسنے والی گیندوں کی اونچی - تیز رفتار گردش خام مال کے ذرات کو ٹکرانے ، مکس کرنے اور بہتر بنانے کا سبب بنتی ہے ، اس طرح سلیکن اور کاربن کی ایک جامع حاصل ہوتی ہے۔ یہ طریقہ نسبتا simple آسان اور کم - لاگت ہے ، لیکن یہ ذرہ سائز کو عین مطابق کنٹرول کرنے میں ناقص اختلاط اور دشواری جیسے مسائل سے دوچار ہے ، جس کے نتیجے میں سلیکن - کاربن انوڈ مواد کے نتیجے میں محدود کارکردگی کا استحکام ہوتا ہے۔
(ii) کیمیائی بخارات جمع (CVD)
حالیہ برسوں میں ، تیاری کے عمل کی ایک نئی نسل ، جس کی نمائندگی سی وی ڈی کے ذریعہ کی گئی ہے ، آہستہ آہستہ سامنے آئی ہے۔ سی وی ڈی میں ، سلین گیس اعلی درجہ حرارت پر پائرولائزڈ ہے ، جس کے نتیجے میں غیر محفوظ کاربن کے چھیدوں کے اندر سلیکن نینو پارٹیکلز کی بارش اور یکساں بازی ہوتی ہے۔ یہ غیر محفوظ کاربن فریم ورک نہ صرف چارج اور خارج ہونے والے مادہ کے دوران سلیکن کی توسیع کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے بلکہ تیزی سے لتیم آئن ٹرانسپورٹ کے راستے بھی فراہم کرتا ہے ، جس سے مادے کی تیز رفتار - چارجنگ کارکردگی کو مؤثر طریقے سے بہتر بنایا جاتا ہے۔
سلیکن - کاربن منفی الیکٹروڈ مواد کو سی وی ڈی کے طریقہ کار کے ذریعہ تیار کردہ کم توسیع کی شرح ، عمدہ سائیکل کی کارکردگی اور اعلی توانائی کی کثافت کے فوائد ہیں ، اور انہیں سلیکن کی اگلی نسل - کاربن منفی الیکٹروڈ مواد کی مرکزی دھارے کی تیاری کا راستہ سمجھا جاتا ہے۔