जल-आधारित बॅटरी design सुरक्षा आणि दीर्घायुष्याकडे लक्ष देते

चीनमधील संशोधकांनी एक aqueous battery chemistry जाहीर केली आहे, जी त्यांच्या मते grid-scale energy storage चे कार्यजीवन लक्षणीयरीत्या वाढवू शकते, तसेच conventional lithium-ion systems शी संबंधित काही disposal आणि safety समस्या टाळू शकते. 18 फेब्रुवारी रोजी Nature Communications मध्ये प्रकाशित झालेल्या या कामात covalent organic polymers या वर्गावर लक्ष केंद्रित केले आहे, ज्यांचा उपयोग magnesium आणि calcium ions ना neutral water-based electrolyte मधून battery च्या anode म्हणून केला गेला आहे.

मुख्य दावा लक्षवेधी आहे: टीमचे म्हणणे आहे की battery सुमारे 120,000 charge cycles पर्यंत टिकू शकते, म्हणजे grid storage मध्ये वापरल्या जाणाऱ्या typical lithium-ion battery च्या आयुष्यापेक्षा 10 पटाहून अधिक. तितकेच महत्त्वाचे म्हणजे, संशोधकांचा युक्तिवाद आहे की हे chemistry विषारी घटकांपासून दूर आहे आणि पर्यावरणात सुरक्षितपणे dispose केले जाऊ शकते, त्यामुळे मोठ्या stationary storage systems साठी ते अत्यंत clean candidate ठरते.

Aqueous batteries महत्त्वाच्या का आहेत

Water-based electrolytes nonflammable असल्यामुळे आणि अनेक mainstream battery designs मध्ये वापरल्या जाणाऱ्या materials पेक्षा स्वस्त असू शकतात म्हणून aqueous batteries दीर्घकाळापासून लक्ष वेधून घेत आहेत. त्यामुळे renewable energy buffering सारख्या उपयोगांसाठी त्या आकर्षक ठरतात, जिथे कमी fire risk आणि दीर्घ operating life energy density इतकेच महत्त्वाचे असू शकतात.

पण या format ची एक हट्टी कमकुवत बाजू आहे. या batteries मध्ये उपयोगी ठरू शकणारे organic polymers aqueous systems मध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या acidic किंवा alkaline electrolytes मध्ये लवकर तुटून जातात. ही degradation utilities आणि grid operators सर्वाधिक महत्त्व देतात त्या गोष्टीला धक्का देते: अनेक वर्षांच्या cycling नंतरही विश्वासार्ह performance.

नवीन अभ्यास battery ची structural chemistry आणि cell मधील operating environment दोन्ही बदलून ही समस्या सोडवण्याचा प्रयत्न करतो. कठोर electrolytes वर अवलंबून न राहता संशोधकांनी pH 7.0 असलेला neutral electrolyte वापरला. त्यासोबत त्यांनी hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin नावाचे compound वापरले, ज्यात carbonyl-rich regions positive ions आकर्षित करतात आणि एक rigid molecular scaffold material ला flat, honeycomb-like structure टिकवून ठेवण्यास मदत करते.