ಆಗಸ್ಟ್ 21 ರಂದು, ಚೀನಾ ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ (USTC) ಪ್ರೊ. MA ಚೆಂಗ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹಯೋಗಿಗಳು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ Li ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಪರ್ಕ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತಂತ್ರವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ರಚಿಸಲಾದ ಘನ-ಘನ ಸಂಯೋಜಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅಸಾಧಾರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ದರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು.
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲಿ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಾವಯವ ದ್ರವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಸುರಕ್ಷತಾ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ನಿವಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಸುಧಾರಣೆಗಾಗಿ "ಗಾಜಿನ ಸೀಲಿಂಗ್" ಅನ್ನು ಮುರಿಯಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳು ಸಹ ಘನವಸ್ತುಗಳಾಗಿವೆ. ಎರಡು ಘನವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕವು ಘನ ಮತ್ತು ದ್ರವದ ನಡುವಿನಷ್ಟು ನಿಕಟವಾಗಿರಲು ಅಸಾಧ್ಯವಾದ ಕಾರಣ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಳಪೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಪರ್ಕ ಮತ್ತು ಅತೃಪ್ತಿಕರ ಪೂರ್ಣ-ಕೋಶ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.
"ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಪರ್ಕ ಸಮಸ್ಯೆಯು ಮರದ ಬ್ಯಾರೆಲ್‌ನ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಸ್ಟೇವ್‌ನಂತಿದೆ" ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನದ ಪ್ರಮುಖ ಲೇಖಕರಾದ USTC ಯ ಪ್ರೊ. MA ಚೆಂಗ್ ಹೇಳಿದರು. "ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಈ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಈಗಾಗಲೇ ಅನೇಕ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಕಳಪೆ ಸಂಪರ್ಕವು ಇನ್ನೂ ಲಿ-ಅಯಾನ್ ಸಾಗಣೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತಿದೆ."
ಅದೃಷ್ಟವಶಾತ್, MA ಯ ತಂತ್ರವು ಈ ಅಸಾಧಾರಣ ಸವಾಲನ್ನು ಜಯಿಸಬಹುದು. ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್-ರಚನಾತ್ಮಕ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೂಲಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಅಶುದ್ಧ ಹಂತದ ಪರಮಾಣು-ಪರಮಾಣು ಪರೀಕ್ಷೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಧ್ಯಯನವು ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು. ಅಶುದ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ನಡುವೆ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯು ಬಹಳ ಭಿನ್ನವಾಗಿದ್ದರೂ, ಅವು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. ವಿವರವಾದ ರಚನಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಳ ಸರಣಿಯ ನಂತರ, ಅಶುದ್ಧತೆಯ ಹಂತವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಲಿ-ಭರಿತ ಲೇಯರ್ಡ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳೊಂದಿಗೆ ಐಸೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರಲ್ ಆಗಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಅಂದರೆ, ಒಂದು ಮೂಲಮಾದರಿಯ ಘನ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಪರಮಾಣು ಚೌಕಟ್ಟಿನಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ "ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್" ಮೇಲೆ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಗೊಳ್ಳಬಹುದು, ಇದು ಪರಮಾಣುವಾಗಿ ನಿಕಟ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
"ಇದು ನಿಜಕ್ಕೂ ಆಶ್ಚರ್ಯಕರವಾಗಿದೆ" ಎಂದು ಪ್ರಸ್ತುತ USTC ಯ ಪದವಿ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಯಾಗಿರುವ ಮೊದಲ ಲೇಖಕ LI ಫುಜೆನ್ ಹೇಳಿದರು. "ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಕಲ್ಮಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಬಹಳ ಸಾಮಾನ್ಯವಾದ ವಿದ್ಯಮಾನವಾಗಿದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಮಯ ಅವುಗಳನ್ನು ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅವುಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿ ಗಮನಿಸಿದ ನಂತರ, ನಾವು ಈ ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡೆವು ಮತ್ತು ಇದು ಘನ-ಘನ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ನಮ್ಮ ತಂತ್ರವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪ್ರೇರೇಪಿಸಿತು."
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಕೋಲ್ಡ್-ಪ್ರೆಸ್ಸಿಂಗ್ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಸಂಶೋಧಕರು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ತಂತ್ರವು ಪರಮಾಣು-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಫಲಿಸಿದಂತೆ, ಪರಮಾಣು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಪೂರ್ಣ, ತಡೆರಹಿತ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. (MA ತಂಡವು ಒದಗಿಸಿದೆ.)
ಗಮನಿಸಿದ ವಿದ್ಯಮಾನದ ಲಾಭವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡು, ಸಂಶೋಧಕರು ಉದ್ದೇಶಪೂರ್ವಕವಾಗಿ ಲಿ-ಭರಿತ ಲೇಯರ್ಡ್ ಸಂಯುಕ್ತದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್-ರಚನಾತ್ಮಕ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಂತೆಯೇ ಅದೇ ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಸ್ಫಾಟಿಕ ಪುಡಿಯನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಈ ಎರಡು ಘನ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಪೂರ್ಣ, ತಡೆರಹಿತ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಅರಿತುಕೊಂಡರು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಂಪರ್ಕ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಿದಾಗ, ಅಂತಹ ಘನ-ಘನ ಸಂಯೋಜಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಘನ-ದ್ರವ ಸಂಯೋಜಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ನೀಡಿತು. ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಈ ರೀತಿಯ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಘನ-ಘನ ಸಂಪರ್ಕವು ದೊಡ್ಡ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಅಸಾಮರಸ್ಯವನ್ನು ಸಹಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅವರು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ ತಂತ್ರವು ಇತರ ಅನೇಕ ಪೆರೋವ್‌ಸ್ಕೈಟ್ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಯರ್ಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಿಗೂ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು.
"ಈ ಕೆಲಸವು ಅನುಸರಿಸಲು ಯೋಗ್ಯವಾದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ" ಎಂದು ಎಂಎ ಹೇಳಿದರು. "ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾದ ತತ್ವವನ್ನು ಇತರ ಪ್ರಮುಖ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸುವುದರಿಂದ ಇನ್ನೂ ಉತ್ತಮ ಕೋಶ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ನಾವು ಅದನ್ನು ಎದುರು ನೋಡುತ್ತಿದ್ದೇವೆ."
ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ತಮ್ಮ ಪರಿಶೋಧನೆಯನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಲು ಉದ್ದೇಶಿಸಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ತಂತ್ರವನ್ನು ಇತರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲು ಉದ್ದೇಶಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಸೆಲ್ ಪ್ರೆಸ್‌ನ ಪ್ರಮುಖ ಜರ್ನಲ್ ಮ್ಯಾಟರ್‌ನಲ್ಲಿ "ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಾಗಿ ಘನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಮಾಣುವಿನ ನಿಕಟ ಸಂಪರ್ಕ" ಎಂಬ ಶೀರ್ಷಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾಯಿತು. ಮೊದಲ ಲೇಖಕರು ಯುಎಸ್‌ಟಿಸಿಯ ಪದವಿ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಎಲ್‌ಐ ಫುಜೆನ್. ಪ್ರೊ. ಎಂಎ ಚೆಂಗ್ ಅವರ ಸಹಯೋಗಿಗಳಲ್ಲಿ ತ್ಸಿಂಗುವಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಪ್ರೊ. ನ್ಯಾನ್ ಸಿ-ವೆನ್ ಮತ್ತು ಏಮ್ಸ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಡಾ. ಝೌ ಲಿನ್ ಸೇರಿದ್ದಾರೆ.
(ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ ಶಾಲೆ)
ಪೇಪರ್ ಲಿಂಕ್: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30029-3
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಜೂನ್-03-2019