मोहाली स्थित इंस्टीट्यूट ऑफ नैनो साइंस एंड टेक्नोलॉजी (INST) के वैज्ञानिकों ने एक नवीन इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव विकसित किया है जो जलीय जिंक-आयन बैटरी (AZIBs) के प्रदर्शन, सुरक्षा और जीवनकाल में उल्लेखनीय सुधार कर सकता है, जिससे अधिक लागत प्रभावी और टिकाऊ ऊर्जा भंडारण समाधानों का मार्ग प्रशस्त होता है।
कम लागत, पर्यावरण के अनुकूलता और अंतर्निहित सुरक्षा के कारण AZIB को लिथियम-आयन बैटरी के सुरक्षित और सस्ते विकल्प के रूप में देखा जा रहा है। हालांकि, जिंक डेंड्राइट वृद्धि, हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रियाएं (HER), संक्षारण और खराब चक्रीय स्थिरता जैसी चुनौतियों के कारण इनका व्यापक उपयोग सीमित रहा है।
इन समस्याओं के समाधान के लिए, शोधकर्ताओं ने महंगे मटेरियल रीडिजाइन के बजाय इंटरफेस इंजीनियरिंग पर ध्यान केंद्रित किया। उनके अध्ययन में बैटरी की टिकाऊपन बढ़ाने के लिए एक व्यावहारिक और स्केलेबल दृष्टिकोण पर प्रकाश डाला गया है, जो कि किफायती होने के साथ-साथ नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए एक प्रमुख आवश्यकता है।
इंस्टिट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजीज (आईएसटी) के वैज्ञानिक ई डॉ. रामेंद्र सुंदर डे के नेतृत्व में शोध दल ने 1,3-बिस(1,3-डाइकार्बोक्सीप्रोपाइल)-1एच-इमिडाज़ोल-3-ियम क्लोराइड (बीडीआईएम) नामक एक इलेक्ट्रोलाइट योजक विकसित किया है। इस शोध के निष्कर्ष एसीएस इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं।
इस योज्य को ग्लूटामिक एसिड को सोडियम हाइड्रॉक्साइड और पानी में घोलकर संश्लेषित किया गया, जिसके बाद इसमें ग्लाइऑक्सल, फॉर्मेल्डिहाइड और एसिटिक एसिड मिलाया गया। मिश्रण को नाइट्रोजन के वातावरण में 70°C पर 24 घंटे तक गर्म किया गया, फिर इसे निकालकर क्रिस्टलीय बीडीआईएम पाउडर प्राप्त करने के लिए फ्रीज-ड्राय किया गया।
शोधकर्ताओं के अनुसार, BDIM में कई ऑक्सीजन और नाइट्रोजन दाता स्थल होते हैं जो जस्ता धातु के साथ मज़बूती से परस्पर क्रिया करते हैं। बैटरी के संचालन के दौरान, यह योजक ऋणात्मक रूप से ध्रुवीकृत जस्ता सतह पर चुनिंदा रूप से अधिशोषित हो जाता है और आंतरिक हेल्महोल्ट्ज़ तल (IHP) में समाहित हो जाता है - यह वह क्षेत्र है जहाँ विद्युत रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं।
इंटरफ़ेस से जल अणुओं को विस्थापित करके, BDIM हाइड्रोजन उत्सर्जन, संक्षारण और जिंक डेंड्राइट निर्माण सहित जल-प्रेरित दुष्प्रभावों को रोकता है। इससे बैटरी की स्थिरता में सुधार होता है और परिचालन जीवन बढ़ता है।
जस्ता जमाव की प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में विकसित अल्ट्रामाइक्रोइलेक्ट्रोड (यूएमई) को फास्ट-स्कैन साइक्लिक वोल्टामेट्री (एफएससीवी) के साथ संयोजित किया। 50 माइक्रोमीटर से कम आकार का यूएमई, विसरण व्यवहार को रैखिक से रेडियल में परिवर्तित करता है, जिससे उच्च स्कैन दरें संभव हो पाती हैं, जबकि एफएससीवी वैज्ञानिकों को योजक पदार्थ मिलाने पर आवेश-स्थानांतरण व्यवहार में होने वाले परिवर्तनों का अवलोकन करने की अनुमति देता है।
उन्नत विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण ने अंतरसतही आवेश-स्थानांतरण और द्रव्यमान-स्थानांतरण गतिकी में नई अंतर्दृष्टि प्रदान की, जिससे शोधकर्ताओं को जस्ता निक्षेपण प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने और नियंत्रित करने में मदद मिली।
इस तकनीक में जलीय जिंक-आयन बैटरी, नवीकरणीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली, बैकअप पावर समाधान और ग्रिड-स्तरीय ऊर्जा भंडारण अवसंरचना में संभावित अनुप्रयोग हैं।
शोधकर्ताओं ने कहा कि यह नवाचार सुरक्षित, अधिक टिकाऊ और किफायती रिचार्जेबल बैटरियों के विकास में योगदान दे सकता है। बैटरी के जीवनकाल को बढ़ाकर और प्रदर्शन में गिरावट को कम करके, यह तकनीक रखरखाव लागत को कम कर सकती है और टिकाऊ ऊर्जा प्रणालियों की विश्वसनीयता को बढ़ा सकती है, जिससे स्वच्छ ऊर्जा की ओर व्यापक बदलाव को समर्थन मिलेगा।
