मोहाली स्थित इंस्टीट्यूट ऑफ नैनो साइंस एंड टेक्नोलॉजी (INST) के वैज्ञानिकों ने एक नया इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव विकसित किया है जो जलीय जिंक-आयन बैटरी को अधिक सुरक्षित, लंबे समय तक चलने वाला और अधिक किफायती बना सकता है, जिससे बड़े पैमाने पर नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण को बढ़ावा मिलने की संभावना है।
यह शोध उन प्रमुख चुनौतियों का समाधान करता है जिन्होंने जलीय जिंक-आयन बैटरियों (AZIBs) के व्यावसायिक उपयोग को सीमित कर दिया है, जिनमें जिंक डेंड्राइट निर्माण, हाइड्रोजन उत्सर्जन, संक्षारण और खराब चक्रीय स्थिरता शामिल हैं। बैटरी सामग्री को पुनर्रचना करने के बजाय, यह अध्ययन बैटरी के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस को बेहतर बनाने पर केंद्रित है।
जर्नल एसीएस इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री में प्रकाशित इन निष्कर्षों का नेतृत्व विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के तहत एक स्वायत्त संस्थान, आईएसटी में वैज्ञानिक ई डॉ. रामेंद्र सुंदर डे ने किया।
टीम ने एक इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव, 1,3-बीआईएस (1,3-डाइकार्बोक्सीप्रोपाइल)-1एच-इमिडाज़ोल-3-ियम क्लोराइड (बीडीआईएम) विकसित किया, जो चुनिंदा रूप से जस्ता धातु की सतह पर अवशोषित होता है और आंतरिक हेल्महोल्ट्ज़ प्लेन (आईएचपी) को नियंत्रित करता है - वह क्षेत्र जहां बैटरी संचालन के दौरान विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।
शोधकर्ताओं के अनुसार, BDIM में कई ऑक्सीजन और नाइट्रोजन दाता स्थल होते हैं जो जस्ता के साथ मज़बूती से परस्पर क्रिया करते हैं। बैटरी के संचालन के दौरान, यह योजक आंतरिक हेल्महोल्ट्ज़ तल पर अधिमान्य रूप से कब्जा कर लेता है, जिससे जस्ता की सतह से जल के अणु विस्थापित हो जाते हैं। इससे हाइड्रोजन उत्सर्जन और संक्षारण जैसी जल-प्रेरित दुष्प्रभाव दब जाते हैं और साथ ही जस्ता के डेंड्राइट का निर्माण भी कम हो जाता है, ये तीनों कारक बैटरी के जीवनकाल और प्रदर्शन को सीमित करने के लिए जिम्मेदार हैं।
जस्ता जमाव की प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में विकसित अल्ट्रामाइक्रोइलेक्ट्रोड (यूएमई) को फास्ट-स्कैन साइक्लिक वोल्टामेट्री (एफएससीवी) के साथ संयोजित किया। 50 माइक्रोमीटर से भी कम आकार का यूएमई आयनों के प्रसार व्यवहार को बदल देता है और उच्च स्कैन दर को सक्षम बनाता है, जबकि एफएससीवी ने टीम को बीडीआईएम मिलाने के बाद आवेश-स्थानांतरण व्यवहार में होने वाले परिवर्तनों का अवलोकन करने की अनुमति दी।
इस तकनीक ने शोधकर्ताओं को अंतरसतही आवेश-स्थानांतरण और द्रव्यमान-स्थानांतरण गतिकी का प्रत्यक्ष रूप से अध्ययन करने में सक्षम बनाया, जिससे जस्ता निक्षेपण की क्रियाविधि के बारे में नई अंतर्दृष्टि प्राप्त हुई।
अध्ययन के अनुसार, इस तकनीक का उपयोग नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण, बैकअप पावर सिस्टम और ग्रिड-स्तरीय ऊर्जा भंडारण में इस्तेमाल होने वाली जलीय जिंक-आयन बैटरियों में किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि बैटरी के जीवनकाल को बढ़ाकर और प्रदर्शन में गिरावट को कम करके, यह एडिटिव टिकाऊ ऊर्जा अवसंरचना की विश्वसनीयता को बढ़ाते हुए रखरखाव लागत को कम करने में मदद कर सकता है।
