क़िंगदाओ इंस्टीट्यूट ऑफ बायोएनर्जी एंड प्रोसेस रिसर्च (क्यूआईबीईपी) ने कम लागत और उच्च सुरक्षा वाली सोडियम-आयन बैटरियों के क्षेत्र में प्रगति की है

चीन की "14वीं पंचवर्षीय योजना" और "नई ऊर्जा भंडारण के विकास में तेजी लाने पर मार्गदर्शक राय" में सोडियम-आयन बैटरी और अन्य प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास में तेजी लाने के साथ-साथ बड़े पैमाने पर काम करने का प्रस्ताव है। प्रायोगिक प्रदर्शन. यह पूरी तरह से दर्शाता है कि सोडियम-आयन बैटरी प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास एक राष्ट्रीय रणनीति के रूप में उभरा है। लिथियम संसाधनों की कमी की तुलना में, चीन के प्रचुर भंडार में सोडियम की कीमत सस्ती है, इसलिए बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में सोडियम-आयन बैटरी की व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। हालाँकि, सोडियम-आयन बैटरियों का वर्तमान औद्योगीकरण अभी भी कम ऊर्जा घनत्व, छोटे चक्र जीवन और अन्य मुद्दों की प्रक्रिया में मौजूद है, जो आगे के अनुप्रयोग को गंभीर रूप से सीमित कर रहा है।
किंगदाओ इंस्टीट्यूट ऑफ एनर्जी, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के शोधकर्ता कुई गुआंगलेई के नेतृत्व में सॉलिड स्टेट एनर्जी सिस्टम टेक्नोलॉजी सेंटर ने 2011 में राष्ट्रीय रणनीतिक जरूरतों और बुनियादी वैज्ञानिक मुद्दों के आधार पर सोडियम-आयन बैटरी तैयार करना शुरू किया। अत्याधुनिक तरीके से, कई सोडियम-आयन बैटरी प्रमुख सामग्रियों और इलेक्ट्रोलाइट प्रमुख प्रौद्योगिकियों को विकसित करने का एक अनूठा तरीका, और हाल के वर्षों में महत्वपूर्ण परिणामों की एक श्रृंखला हासिल की है, जो सोडियम-आयन बैटरी के औद्योगीकरण के विकास के लिए एक शोध आधार तैयार कर रही है। . 2015 में, प्रौद्योगिकी केंद्र ने पॉलीमाइड ग्रेफाइट फिल्म के लेजर छिद्रण के माध्यम से झरझरा ग्रेफाइट कलेक्टर और संबंधित प्री-सोडियमेशन तकनीक विकसित की, जिससे लागत में काफी कमी आई और सोडियम-आयन बैटरी की ऊर्जा घनत्व में सुधार हुआ (इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री कम्युनिकेशंस 2015, 61, {{9} }; जर्नल ऑफ पावर सोर्सेज 2015, 297, 457-463; ZL201510242864.9)।2016 में, उच्च आयनिक चालकता वाले पॉलीएक्रिलेट-आधारित पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट्स को इन-सीटू सॉलिडिफिकेशन (ZL201610150608.1; ZL2016112243.1) द्वारा विकसित और पेटेंट कराया गया था। ). ZL201611224300.3), जिसने सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड सामग्री के बीच इंटरफेशियल आयन परिवहन प्रदर्शन में सुधार किया, जिससे सोडियम बैटरी के बहुलता प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। 2019 में, एक मिथाइल विनाइल ईथर-मैलिक एनहाइड्राइड कॉपोलीमर सॉलिड-स्टेट पॉलिमर सोडियम बैटरी का निर्माण किया गया था, और असेंबल की गई सॉफ्ट-पैक सोडियम बैटरियां अभी भी रिसाव या आग के खतरों के बिना झुकने या कोने-काटने की कठोर परिस्थितियों में सुरक्षित रूप से काम कर सकती हैं। कोई तरल रिसाव या आग का खतरा नहीं होता (नैनो रेस. 2019, 12, 2230-2237; ZL201911259343.9; ZL201911357076.9)। 2022, इलेक्ट्रोलाइट की सुरक्षा को और बेहतर बनाने के लिए, प्रौद्योगिकी केंद्र ने एक नया ज्वाला-मंदक फॉस्फेट एस्टर फॉर्मूला डिजाइन और विकसित किया जो उच्च वोल्टेज की स्थिरता को ध्यान में रखता है। 2022 में, इलेक्ट्रोलाइट्स की सुरक्षा को और बेहतर बनाने के लिए, केंद्र ने उच्च वोल्टेज स्थिरता (ACS Appl. Mater. इंटरफेस 2022, 14, 15, 17444-17453) और एक के साथ एक नया फॉस्फेट एस्टर फ्लेम रिटार्डेंट फॉर्मूलेशन डिजाइन और विकसित किया। आंतरिक रूप से सुरक्षित, हरा और कम लागत वाला जलीय इलेक्ट्रोलाइट (ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 29, 33041-33051; ZL202011357076.9)। -33051; ZL202011071670.4; ZL202111281780.8).
हाल ही में, सॉलिड स्टेट एनर्जी सिस्टम्स टेक्नोलॉजी सेंटर ने कम लागत वाली सोडियम-आयन बैटरी के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति की है, और शोध के परिणाम अंतरराष्ट्रीय आधिकारिक पत्रिकाओं एंज्यू में प्रकाशित हुए हैं। रसायन. इंट. एड., सलाहकार. ऊर्जा मेटर. और ऊर्जा भंडारण मेटर। (चित्र .1)। पारंपरिक जलीय इलेक्ट्रोलाइट में मुक्त पानी के अणुओं के कारण होने वाली हाइड्रोजन वर्षा और इलेक्ट्रोड धातु आयन विघटन की समस्याओं के जवाब में, अनुसंधान टीम ने हाइड्रोजन बॉन्डिंग के विनियमन के माध्यम से सोडियम-आयन बैटरी के लिए अल्ट्रा-उच्च एकाग्रता पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट की एक नई प्रणाली प्राप्त की। मिथाइलेशन, और सोडियम बैटरियों की साइकिलिंग स्थिरता ने एक महत्वपूर्ण सुधार हासिल किया (एंज्यू. केम. इंट. एड. 2023, ई202311589)। साथ ही, शोध दल ने पाया कि सोडियम मेटल एनोड एसईआई में NaH बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है, जो सोडियम बैटरी की विफलता का एक महत्वपूर्ण तंत्र है, और NaH सहज प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है बैटरी चक्र में उत्पन्न हाइड्रोजन और जमा सोडियम धातु (ऊर्जा भंडारण मैटर 2023, 61, 102891) के बीच। अनुसंधान टीम सोडियम-आयन बैटरियों के लिए वर्तमान इलेक्ट्रोलाइट्स में मूलभूत सिद्धांतों और अनुसंधान प्रगति का सारांश प्रस्तुत करती है, और इलेक्ट्रोलाइट्स के भविष्य के विकास के लिए तत्पर है (एड. एनर्जी मेटर. 2023, 2301758)।

चित्र: 1 सॉलिड स्टेट एनर्जी सिस्टम टेक्नोलॉजी सेंटर में सोडियम-आयन बैटरियों पर बुनियादी शोध की प्रगति।
उपरोक्त अनुसंधान आधार और प्रौद्योगिकी संचय के आधार पर, दस वर्षों से अधिक के प्रयासों के बाद, शोधकर्ता गुआंगलेई कुई के नेतृत्व में सॉलिड स्टेट एनर्जी सिस्टम टेक्नोलॉजी सेंटर ने कम लागत, उच्च-सुरक्षा और उच्च प्रदर्शन वाले सॉलिड-स्टेट सोडियम-आयन को सफलतापूर्वक विकसित किया है। बैटरियां. वर्तमान में विकसित सॉलिड-स्टेट सोडियम-आयन बैटरी में इलेक्ट्रिक कोर में ऊर्जा घनत्व 140 Wh/kg से अधिक है और बैटरी मॉड्यूल में विशिष्ट ऊर्जा घनत्व 110 Wh/kg से अधिक है; इसमें अति-उच्च सुरक्षा है, जो धुएं, दहन या विस्फोट के बिना पिनप्रिक परीक्षण पास कर सकती है, और इसे दो-पहिया इलेक्ट्रिक वाहनों (चित्र 2) के प्रदर्शन अनुप्रयोग में महसूस किया गया है। भविष्य में, टीम कम गति वाले इलेक्ट्रिक वाहनों, नई ऊर्जा वाहनों 48 वी बिजली आपूर्ति प्रणालियों, घरेलू पर ध्यान केंद्रित करते हुए विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार बाजार की जरूरतों को पूरा करने के लिए सोडियम-आयन बैटरी के लिए प्रमुख सामग्रियों और मुख्य प्रौद्योगिकियों का विकास जारी रखेगी। ऊर्जा भंडारण और अन्य क्षेत्र।