अगली पीढ़ी की बैटरियों को ठंडा-सिन्टर किए इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ बूस्ट मिला

पेन स्टेट विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने लगभग 150 °C पर कोल्ड सिंटरिंग करके बैटरी के लिए एक मिश्रित ठोस इलेक्ट्रोलाइट बनाया। अपेक्षाकृत कम तापमान पर सिरेमिक कणों को आयन प्रवाह में मदद करने वाले पॉलीमर जेल के साथ जोड़ा जा सका। अध्ययन अप्रैल 2025 में Materials Today Energy में प्रकाशित हुआ। यह प्रयोगशाला का परिणाम है, किसी इलेक्ट्रिक वाहन में परखी गई व्यावसायिक बैटरी नहीं।

इलेक्ट्रोलाइट की भूमिका

रिचार्ज होने वाली बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट दोनों इलेक्ट्रोडों के बीच लिथियम आयनों को ले जाता है। कई मौजूदा बैटरियों में ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइट होता है, इसलिए ठोस विकल्पों पर शोध चल रहा है। ठोस पदार्थ कुछ जोखिम घटा सकता है, लेकिन पूरी बैटरी को अपने आप आग से सुरक्षित या ताप प्रबंधन से मुक्त नहीं बना देता।

पारंपरिक सिंटरिंग की कठिनाई

घने सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट बनाने के लिए अक्सर काफी ताप चाहिए। इससे ताप के प्रति संवेदनशील पॉलीमर को जोड़ना कठिन हो सकता है। साथ ही सिरेमिक कणों की सीमाओं पर प्रतिरोध आयनों के रास्ते में बाधा डालता है। कोल्ड सिंटरिंग में कम ताप, दबाव और एक अस्थायी तरल चरण की मदद ली जाती है। यहां ‘कोल्ड’ का अर्थ कमरे के तापमान पर निर्माण नहीं है।

पेन स्टेट ने क्या बनाया?

मूल अध्ययन में LATP नाम के सिरेमिक को पॉली(आयनिक लिक्विड) जेल, यानी PILG, के साथ जोड़ा गया। जेल को कणों की सीमाओं पर फैलाकर आयन प्रवाह का प्रतिरोध घटाने की कोशिश की गई। शोधकर्ताओं ने निर्माण के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पीडेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी से इन संपर्क सतहों के विकास को मापा।

स्रोत: पेन स्टेट

मापे गए परिणाम

कमरे के तापमान पर कॉइन सेल में आयनिक चालकता 4.2 × 10⁻⁴ S/cm और 20 MPa दबाव में स्प्लिट सेल में 5.15 × 10⁻⁴ S/cm दर्ज हुई। एक सममित लिथियम सेल में लिथियम जमा करने और हटाने की प्रक्रिया 250 घंटे तक चली। अलग अर्ध-सेल परीक्षण में 55 °C पर 220 चक्रों के बाद प्रति चक्र लगभग 0.03 प्रतिशत क्षमता ह्रास बताया गया। ये अलग-अलग प्रयोग व्यावसायिक बैटरी की प्रमाणित आयु नहीं बताते।

पेन स्टेट के अनुसार सामग्री के लिए लगभग 0 से 5.5 वोल्ट की स्थिरता सीमा मापी गई। यह अधिक वोल्टेज वाले कैथोड के अध्ययन में उपयोगी हो सकती है। लेकिन इस एक माप से हर सेल में अधिक ऊर्जा, तेज चार्जिंग या पूर्ण सुरक्षा सिद्ध नहीं होती।

प्रयोगशाला से उत्पादन तक

कम ताप वाली प्रक्रिया से अलग-अलग पदार्थों को जोड़ना आसान हो सकता है और कुछ निर्माण चरणों में ऊर्जा की जरूरत घट सकती है। बड़े पैमाने पर लगातार गुणवत्ता, पूर्ण बैटरी में प्रदर्शन, पुनर्चक्रण और वास्तविक लागत का परीक्षण अभी बाकी है। शोधकर्ताओं ने टिकाऊ बड़े पैमाने के निर्माण को अपना अगला लक्ष्य बताया; पांच साल में व्यावसायिक बिक्री की कोई गारंटी नहीं दी।

Solid Power का अलग कारोबार

Solid Power (SLDP ) मुख्यतः सल्फाइड आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट और बैटरी तकनीक विकसित कर रही है। यह LATP-PILG वाले पेन स्टेट अध्ययन की भागीदार नहीं थी। विश्वविद्यालय के शोध से कंपनी की बिक्री या शेयर के प्रदर्शन में वृद्धि अपने आप सिद्ध नहीं होती।

Solid Power की खबरें

निष्कर्ष

कोल्ड सिंटरिंग से सिरेमिक और पॉलीमर को मिलाकर आशाजनक चालकता वाला ठोस इलेक्ट्रोलाइट बना। वाहन बैटरियों, लागत, जीवनकाल और समग्र सुरक्षा पर निष्कर्ष निकालने से पहले पूर्ण सेल और औद्योगिक उत्पादन का परीक्षण आवश्यक है।

अध्ययन और स्रोत

बी. नी और सहलेखक, “Probing cold sintering-regulated interfaces and integration of polymer-in-ceramic solid-state electrolytes”, Materials Today Energy 49, 101829 (2025); पेन स्टेट इंजीनियरिंग, 24 अप्रैल 2025।