लिथियम-आयन बैटरियों में इस्तेमाल होने वाली कैथोड सामग्री इलेक्ट्रिक वाहनों के संचालन के लिए आवश्यक है, फिर भी उनके उत्पादन में हमेशा जटिल और पानी-गहन प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं। हालाँकि, हाल ही में शोधकर्ताओं ने ऑल-ड्राई सिंथेसिस और रॉक साल्ट ऑक्साइड के साथ एक नई तकनीक विकसित की है जिससे बेहतर बैटरी बनाई जा सकती है। इससे विनिर्माण व्यय और पर्यावरणीय प्रभावों में उल्लेखनीय कमी आ सकती है।
डालहौज़ी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने NMC622 कैथोड सामग्री के लिए एक पूर्णतः शुष्क संश्लेषण विधि विकसित करने में महत्वपूर्ण प्रगति की है। यह प्रक्रिया पारंपरिक विधियों की तुलना में लागत कम कर सकती है और पर्यावरणीय प्रभावों को न्यूनतम कर सकती है।
इस अध्ययन में रॉक-सॉल्ट (RS) ऑक्साइड प्रीकर्सर का उपयोग करके NMC622 कैथोड बनाने पर ध्यान केंद्रित किया गया। उन्होंने इस विधि की तुलना पारंपरिक हाइड्रॉक्साइड प्रीकर्सर (HP) विधि से की और विभिन्न संश्लेषण स्थितियों के प्रभावों की जांच की।
खास बातें
- आरएस-प्रीकर्सर का उपयोग करके पूर्ण-शुष्क संश्लेषण से निम्नलिखित में संभावना दिखती है: लागत प्रभावी और पर्यावरण अनुकूल कैथोड उत्पादन.
- इस प्रक्रिया में वाष्पीकरण से होने वाली हानि की भरपाई करने तथा संरचनागत समरूपता में सुधार करने के लिए अधिक मात्रा में लिथियम की आवश्यकता होती है।
- तरल Li2CO3 संश्लेषण के दौरान फ्लक्स के रूप में कार्य करता है, क्रिस्टलीयता में सुधार और आरएस-अग्रदूत का तेजी से लिथिएशन।
- आरएस-प्रीकर्सर से बना एनएमसी 20% अतिरिक्त Li एचपी-प्रीकर्सर से बने एनएमसी के समान प्रारंभिक कोलोम्बिक दक्षता, ध्रुवीकरण और क्षमता प्रतिधारण दिखाया।
“ लिथियम-आयन कैथोड सामग्री बनाने में बहुत अधिक ऊर्जा और पानी लगता है, और इससे अपशिष्ट पदार्थ उत्पन्न होते हैं। इसका पर्यावरण पर सबसे बड़ा प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से बैटरी के CO2 उत्सर्जन पर, ” डॉ. मार्क ओब्रोवाक कहते हैं ।
शोधकर्ताओं ने विभिन्न लक्षण वर्णन तकनीकों का उपयोग करके संश्लेषित सामग्रियों के संरचनात्मक और रूपात्मक गुणों का विश्लेषण किया, जैसे:
- एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी)
- स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम)
- ऊर्जा-फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस)
उन्होंने पाया कि सर्वोत्तम कैथोड लगभग 5 माइक्रोन चौड़ाई वाले एकल क्रिस्टल से बने होते हैं । शोध दल ने अपनी सामग्री और तापन स्थितियों को सटीक रूप से समायोजित करके, पूरी तरह से शुष्क प्रक्रिया का उपयोग करके समान गुणवत्ता वाले कैथोड तैयार किए। ये कैथोड आज बाजार में उपलब्ध शीर्ष उत्पादों के प्रदर्शन के बराबर हैं।
क्या आप जानते हैं: तोहोकू विश्वविद्यालय के शोधकर्ता रिचार्जेबल मैग्नीशियम बैटरी के लिए अव्यवस्थित रॉकसॉल्ट ऑक्साइड का उपयोग कर रहे हैं?
चुनौतियां
- 723° सेल्सियस से नीचे गर्म करने पर लिथियम, HP-प्रीकर्सर की तुलना में RS-प्रीकर्सर के साथ धीमी गति से प्रतिक्रिया करता है।
- आरएस-प्रीकर्सर से एनएमसी से बनी बैटरियों में एचपी-प्रीकर्सर की तुलना में कम एकरूप संरचना और इसलिए कम क्षमता होती है।
- शोधकर्ताओं को बेहतर बैटरियों के लिए आरएस प्रीकर्सर विधि में लिथियम की प्रतिक्रिया को सुसंगत और तीव्र बनाने की आवश्यकता है।
संभावित कार्रवाई चल रही है
डॉ. ओब्रोवाक ने नोवा स्कोटिया की बैटरी कंपनी नोवोनिक्स के साथ साझेदारी की है । वे डार्टमाउथ स्थित अपने पायलट प्लांट में कैथोड सामग्री बनाने के लिए पूरी तरह से शुष्क विधियों का उपयोग कर रहे हैं। यह सुविधा प्रति वर्ष 10 टन कैथोड सामग्री का उत्पादन कर सकती है।
पारंपरिक गीली विधियों की तुलना में, उनकी प्रक्रिया प्रदान करती है:
- 30% कम सेटअप लागत
- 50% कम परिचालन लागत
- 25% कम ऊर्जा उपयोग
- प्रसंस्कृत जल की कोई आवश्यकता नहीं
- शून्य अपशिष्ट उत्पादन
“ ये बहुत बड़ी संख्याएँ हैं, ये बैटरी सामग्री के उत्पादन में एक बड़ा बदलाव है। इससे कुल मिलाकर कम लागत वाली बैटरियाँ बनेंगी और वैश्विक तापक्रम में इनका प्रभाव काफी कम होगा, ” डॉ. मार्क ओब्रोवाक ने कहा।
निष्कर्ष
यह विधि बैटरी उत्पादन को पर्यावरण के अनुकूल और अधिक किफायती बनाने की अपार संभावना प्रदर्शित करती है। बाधाओं के बने रहने के बावजूद ईवी उद्योग को काफी लाभ हो सकता है। जैसे-जैसे शोध जारी रहेगा, टिकाऊ बैटरी तकनीक को आगे बढ़ाने में इस अभिनव दृष्टिकोण का महत्व महत्वपूर्ण साबित हो सकता है।
