हमारे में वर्ष की शुरुआत में वापस स्मार्टफोन Futurology श्रृंखला, हम चर्चा की स्मार्टफोन में बैटरी के पीछे की तकनीक और भविष्य में क्या आने वाला है। यह लेख उस टुकड़े के लिए एक त्वरित अपडेट है, लिथियम रसायन विज्ञान पर आधारित बैटरियों में हाल के कुछ घटनाक्रमों को देखते हुए - जैसे कि अधिकांश स्मार्टफोन को शक्ति प्रदान करते हैं।
हम समय के साथ आपके फ़ोन की बैटरी लाइफ को कम करते हैं, और कैसे उच्च क्षमता देखते हैं लिथियम सल्फर बैटरी और लिथियम धातु एनोड जैसी प्रौद्योगिकियां पहले से कहीं ज्यादा करीब हैं व्यावहारिक। ब्रेक के बाद हमसे जुड़ें।
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आपकी बैटरी की क्षमता समय के साथ क्यों घटती है
छवि क्रेडिट: संयुक्त ऊर्जा भंडारण अनुसंधान केंद्र
अमेरिका में एनर्जी सेंटर फॉर एनर्जी स्टोरेज रिसर्च के नेतृत्व में एक समूह समय के साथ लिथियम बैटरी के बिगड़ने के पीछे की प्रक्रियाओं पर साक्ष्य जुटाने में कामयाब रहा।[1]. अपने मूल लेख में, मैंने समय के साथ लिथियम धातु एनोड पर बैटरी की क्षमता को कम करने वाले वृक्ष के समान (वृक्ष की तरह शाखा) वृद्धि का उल्लेख किया।
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समय के साथ ली-पो इलेक्ट्रोड पर लिथियम धातु का जमाव
क्रेडिट: संयुक्त ऊर्जा भंडारण अनुसंधान केंद्र
टीम ने STEM (स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी - के लिए एक विधि) का उपयोग करके एक नई विधि विकसित की लिथियम पॉलीमर बैटरी ओवर में इन जमाओं का निरीक्षण करने के लिए अविश्वसनीय रूप से छोटी संरचनाओं का विश्लेषण) समय।
लिथियम बैटरी का एनोड कुल क्षमता निर्धारित करता है, और ये वृद्धि बाधित करती है कि एनोड लिथियम आयनों को कितनी कुशलता से स्टोर करने में सक्षम है और इस प्रकार बैटरी की क्षमता को कम करता है। यह भी दिखाया गया है कि लिथियम धातु की ये विकेन्द्री वृद्धि खतरनाक हो सकती है और आंतरिक विफलताओं का कारण बन सकती है, जो बैटरी के फटने का कारण बनती हैं, या इससे भी बदतर, विस्फोट करती हैं।[2].
ऐसी प्रक्रियाओं का पालन करने के लिए इन सफलता क्षमताओं के साथ, टीम उन कारकों को निर्धारित करने में सक्षम हुई है जो नियंत्रण करते हैं इन विकासों से क्षेत्र में शोधकर्ताओं को वाणिज्यिक लिथियम आधारित दीर्घायु और सुरक्षा में सुधार करने में मदद मिलेगी बैटरी।
लिथियम-सल्फर में सुधार
छवि क्रेडिट: कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय
लिथियम सल्फर प्रौद्योगिकी पर प्रकाशित पत्रों की संख्या में नाटकीय वृद्धि हुई है, और जैसा कि पहले बताया गया है प्रौद्योगिकी लिथियम बैटरी प्रौद्योगिकी में अगले पुनरावृत्ति के रूप में देखी जाती है, व्यापक रूप से अपनाया लिथियम बहुलक की जगह कोशिकाओं। संक्षेप में दुहराना:
लिथियम-सल्फर वर्तमान प्रौद्योगिकियों के लिए एक बहुत ही आकर्षक प्रतिस्थापन है क्योंकि यह उत्पादन करने में आसान है, इसकी चार्जिंग क्षमता अधिक है। बेहतर अभी भी, यह अत्यधिक अस्थिर सॉल्वैंट्स की आवश्यकता नहीं है जो शॉर्टिंग और पंचर से आग के जोखिम को काफी कम कर देता है।
लिथियम-सल्फर और अन्य भविष्य की बैटरी प्रौद्योगिकियों पर अधिक
हाल ही में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के एक समूह ने लिथियम-सल्फर रसायन विज्ञान के आसपास के मुद्दों में से एक को हल किया है, पिछले महीने इस पर एक पेपर प्रकाशित कर रहा है[3].
जैसे ही ली-एस बैटरी की दीर्घायु के मुद्दे हल होते हैं, प्रौद्योगिकी एक व्यावहारिक वास्तविकता होने की दिशा में आगे बढ़ती है।
चार्ज और डिस्चार्ज प्रक्रियाओं में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, पॉलीसल्फ़ाइड श्रृंखलाएं बनती हैं। इन जंजीरों को इलेक्ट्रोलाइट अक्षुण्ण के माध्यम से प्रवाहित करना चाहिए और यह वह जगह है जहां यह मुद्दा निहित है, पॉलीसल्फाइड कभी-कभी समाधान में भंग कर सकता है[4, 5] और बैटरी की दीर्घायु को बहुत प्रभावित करता है।
समूह ने सिलिकॉन डाइऑक्साइड की एक पतली परत (अनिवार्य रूप से) का उपयोग करके इन पॉलीसल्फाइड को नैनोस्फेयर में कोटिंग करने की एक विधि विकसित की ग्लास), जो पॉलीसल्फाइड को इलेक्ट्रोलाइट से दूर रखता है, जबकि बीच-बीच में इसे आसानी से स्थानांतरित करने में सक्षम है इलेक्ट्रोड। कई कठिन परिश्रम अनुसंधान समूहों द्वारा लगातार हल किए जाने जैसे मुद्दों के साथ, लिथियम-सल्फर बैटरी का भविष्य हमारे फोन किनारों में हर एक दिन करीब हो रहा है।
लिथियम मेटल एनोड्स आ रहा है
छवि क्रेडिट: SolidEnergy Systems
यदि आप बैटरी फ्यूचरिओलॉजी लेख से याद करते हैं, तो मैंने उल्लेख किया कि कैसे लिथियम धातु का उपयोग करने में सक्षम होने के नाते एनोड अतिरिक्त क्षमता के कारण "पवित्र ग्रिल" है जो वे अतिरिक्त क्षमता लाते हैं।
SolidEnergy Systems Corp. उनके "एनोडलेस" लिथियम बैटरी को दिखा रहा है, जो अनिवार्य रूप से एक पतली लिथियम धातु एनोड के साथ सामान्य ग्रेफाइट और समग्र एनोड की जगह लेता है। वे दावा करते हैं कि वे एक ग्रेफाइट एनोड की तुलना में ऊर्जा घनत्व को दोगुना करते हैं और एक सिलिकॉन समग्र एनोड की तुलना में 50%।
नवीनतम 'एनोडलेस' बैटरियों का दावा है कि अभी आपके फोन में क्या है इसकी ऊर्जा घनत्व को दोगुना करने के लिए।
उपरोक्त छवि जो SolidEnergy ने प्रकाशित की है वह आकार में भारी कमी को दिखाने में मदद करती है, हालांकि मुझे यह उल्लेख करना चाहिए कि यह थोड़ा भ्रामक है। Xiaomi और Samsung दोनों बैटरी को बदली करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए इसमें एक अतिरिक्त प्लास्टिक होगा शेल और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे चार्जिंग सर्किट या यहां तक कि (कुछ सैमसंग बैटरी में) एक एनएफसी एंटीना।
हालाँकि, कहा जा रहा है कि, आप iPhone के 1.8 आह आंतरिक बैटरी और 2.0 आह SolidEnergy बैटरी पैक के बीच पर्याप्त आकार अंतर देख सकते हैं बीबीसी की न्यूज रिपोर्ट.
इसका क्या मतलब है
कई निर्माताओं के प्रमुख फोन के साथ - सहित सैमसंग का गैलेक्सी एस 6 तथा Apple का iPhone 6 - पतले डिजाइनों की ओर धकेलते हुए, सघन बैटरी की आवश्यकता और भी अधिक होती जा रही है। एक छोटे से क्षेत्र में अधिक बैटरी की शक्ति को कम करने से बड़े "फैबलेट" शैली के हैंडसेट के कई दिनों के उपयोग की संभावना खुल जाती है, जबकि इसके लिए अधिक रस प्रदान किया जाता है। भविष्य के पावर-भूखे प्रोसेसर.
हम एक ऐसे भविष्य की ओर देख रहे हैं, जहाँ खूंखार मृत स्मार्टफोन की बैटरी से बचना आसान होगा।
और जब लिथियम-सल्फर बैटरी की बात आती है, तो आग लगने का कम जोखिम बाहर निकलने या पंचर करने से होता है निर्माताओं को परिवहन के लिए हमारे उपकरणों को उपयोग करने के लिए सुरक्षित और कम खतरनाक (और महंगा) बनाना चाहिए।
इसे तेजी से चार्ज करने की दिशा में हाल की प्रगति के साथ मिलाएं और वायरलेस चार्जिंग की वृद्धि हाल के वर्षों में, और हम एक ऐसे भविष्य की ओर देख रहे हैं जहाँ एक मृत स्मार्टफोन की बैटरी से बचना आसान होगा।
तो हम कब इन नई तकनीकों को उपलब्ध होते देखना शुरू करेंगे? SolidEnergy का अनुमान है कि इसका "एनोडलेस" समाधान 2016 में बाजार में आ जाएगा, और हम ली-एस बैटरी के लिए इसी तरह की समय सारिणी देख रहे हैं, इस तकनीक के आसपास हाल के घटनाक्रमों को देखते हुए। यह कहने के लिए नहीं है कि वे अगले साल वास्तविक मोबाइल उपकरणों में शिपिंग होंगे - फिर भी, बैटरी तकनीक में क्रांति जिसका हम सभी इंतजार कर रहे हैं वह दूर नहीं हो सकती है।
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संदर्भ
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