ٹھوس ریاستی لتیم بیٹریاں کو "الٹیمیٹ بیٹری ٹکنالوجی" سمجھا جاتا ہے ، لیکن ٹھوس الیکٹرولائٹ اور مثبت اور منفی الیکٹروڈ کے مابین انٹرفیس مائبادا مسئلہ ہمیشہ ہی ایک رکاوٹ رہا ہے جو ان کی بڑے پیمانے پر پیداوار میں رکاوٹ ہے۔ حالیہ برسوں میں ، سائنس دانوں نے آہستہ آہستہ انٹرفیس میں ترمیم ، مادی مماثلت ، اور عمل کی جدت طرازی کے ذریعے اس رکاوٹ پر قابو پالیا ہے ، جس سے ٹھوس ریاست کی بیٹری کے خلیوں کو لیبارٹری کے اعداد و شمار سے تجارتی آزمائش کی تیاری میں منتقل کرنے کے قابل بناتا ہے۔
1 انٹرفیس مائبادا کی جڑ: طبیعیات اور کیمسٹری کے دوہری چیلنجز
انٹرفیس رکاوٹ کی بنیادی وجہ "ناقص رابطے" میں ہے۔ ٹھوس الیکٹرولائٹس زیادہ تر سخت سیرامکس (جیسے LLZO) ہوتے ہیں ، ان کے درمیان جسمانی خلا اور لچکدار الیکٹروڈ مواد کے ساتھ ، جس کے نتیجے میں صرف 30 ٪ -50 ٪ رابطہ علاقہ ہوتا ہے ، جو لتیم آئنوں کی ترسیل کے راستے میں رکاوٹ ہے۔ اس سے بھی زیادہ مشکل کیمیائی مطابقت کا مسئلہ ہے۔ جب سلفائڈ الیکٹرولائٹس اعلی نکل کیتھوڈس کے ساتھ رابطے میں آجاتے ہیں تو ، انٹرفیس کے رد عمل لی ∝ پو جیسے موصلیت کے مراحل پیدا کرنے کے لئے پائے جاتے ہیں ، جس کی وجہ سے سائیکلنگ کے دوران رکاوٹ میں مسلسل اضافہ ہوتا ہے۔ 50 چکروں کے بعد ، ایک مخصوص سلفائڈ ٹھوس ریاست بیٹری سیل کی انٹرفیس رکاوٹ تین گنا بڑھ جاتی ہے ، اور صلاحیت میں کمی 40 ٪ تک پہنچ جاتی ہے۔
انٹرفیس مائبادا پر درجہ حرارت کا اثر زیادہ اہم ہے۔ ٹھوس الیکٹرولائٹس کی آئنک چالکتا درجہ حرارت حساس ہے۔ -20 ڈگری پر ، LLZO سیرامک الیکٹرولائٹس کی چالکتا کمرے کے درجہ حرارت پر 10 ⁻⁴ S/سینٹی میٹر سے کم ہوکر 10 ⁻⁶ S/سینٹی میٹر تک کم ہوجاتی ہے ، جبکہ انٹرفیس کی رکاوٹ 10 سے زیادہ گنا بڑھ جاتی ہے ، جس کے نتیجے میں سیل کم درجہ حرارت پر کام کرنے کے قابل نہیں ہوتا ہے۔
2 انٹرفیس ترمیمی ٹکنالوجی: موثر ترسیل چینلز کی تعمیر
چینی اکیڈمی آف سائنسز ٹیم کے ذریعہ تیار کردہ "تدریجی بفر پرت" ٹکنالوجی نے الیکٹرولائٹ اور مثبت الیکٹروڈ کے مابین ایک لی پو ∝ - لی ₂ Co ∝ جامع پرت متعارف کروائی ہے ، جو جسمانی خلا کو ختم کرتی ہے اور ضمنی رد عمل کو دباتی ہے ، جس میں انٹرفیس کی رکاوٹ کو 70 ٪ تک کم کیا جاتا ہے اور 1 سے کم کمرے میں درجہ حرارت کی ترسیل میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک جاپانی کمپنی الیکٹرویلیٹ کی سطح پر 5nm موٹی AL ₂ O3 فلم جمع کرنے کے لئے "جوہری پرت جمع" ٹکنالوجی کو اپناتی ہے ، جو "مالیکیولر گلو" کی طرح انٹرفیسیل بانڈنگ فورس کو بڑھاتی ہے اور سائیکل کی زندگی کو 1000 بار سے تجاوز کرتی ہے۔
منفی الیکٹروڈ انٹرفیس کے مسئلے کو حل کرنے کی کلید سے پہلے کا علاج ہے۔ سلیکن پر مبنی منفی الیکٹروڈ کی سطح پر دھاتی لتیم کی پری ایمپلانٹیشن ایک مستحکم لتیم مصر کی پرت کی تشکیل کرتی ہے ، جو ٹھوس الیکٹرولائٹ اور سلکان کے مابین براہ راست رد عمل سے بچ سکتی ہے۔ پہلے سے لیتھیڈڈ ٹھوس بیٹری سیل کے منفی الیکٹروڈ انٹرفیس مائبادا میں 60 فیصد کمی واقع ہوئی ہے ، اور پہلے چارج ڈسچارج کی کارکردگی 75 ٪ سے بڑھا کر 92 ٪ کردی گئی ہے۔
3 مادی مماثل اور عمل کی جدت: بڑے پیمانے پر پیداوار اور عمل درآمد کو تیز کرنا
مادی مطابقت کا ڈیزائن اتنا ہی ضروری ہے۔ سلفائڈ ٹھوس الیکٹرولائٹس (جیسے لی ₇ P ∝ S ₁₁) اعلی نکل کیتھوڈس کے ساتھ ناقص مطابقت رکھتے ہیں۔ ایک خاص انٹرپرائز نے سلفائڈز کے ساتھ رد عمل کو کم کرنے اور سائیکل کی زندگی کو 200 سے 1000 سائیکلوں تک بڑھانے کے لئے "مینگنیج رچ کیتھوڈ" (NI60 ٪ MN30 ٪ CO10 ٪) تیار کیا ہے۔ پولیمر الیکٹرولائٹس (جیسے پی ای او) لتیم آئرن فاسفیٹ کے ساتھ زیادہ مطابقت رکھتے ہیں ، اور دونوں کے ساتھ مل کر ٹھوس ریاست کی بیٹری کے خلیات 60 ڈگری پر 1500 سائیکلوں کے بعد بھی 85 فیصد کی صلاحیت برقرار رکھنے کی شرح برقرار رکھ سکتے ہیں ، جس سے وہ توانائی کے ذخیرہ کے شعبے میں ایک ممکنہ حل بن سکتے ہیں۔
تکنیکی جدت طرازی بڑے پیمانے پر پیداواری عمل کو تیز کرتی ہے۔ روایتی "اسٹیکنگ پیکیجنگ" کے عمل کو ٹھوس الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈ کے مابین قریبی رابطے کو یقینی بنانا مشکل ہے۔ نئی ترقی یافتہ "ہاٹ پریسنگ مولڈنگ" ٹیکنالوجی تین سے کم 150 ڈگری اور 10 ایم پی اے پریشر کو مربوط کرتی ہے ، جس میں انٹرفیس رابطے کا رقبہ 95 فیصد سے زیادہ ہے۔ کسی خاص کار کمپنی کی ٹھوس ریاست کی بیٹری سیل ٹرائل پروڈکشن لائن اس عمل کو اپناتی ہے ، جس میں 1GWH کی ایک لائن گنجائش اور لیبارٹری مرحلے کے مقابلے میں 60 فیصد کی لاگت میں کمی واقع ہوتی ہے ، جس سے 2027 میں بڑے پیمانے پر درخواست کی بنیاد رکھی جاتی ہے۔