چنگ ڈاؤ انسٹی ٹیوٹ آف بائیو انرجی اینڈ پروسیس ریسرچ (کیو آئی بی ای پی) کم لاگت اور اعلیٰ حفاظتی سوڈیم آئن بیٹریوں کے میدان میں پیش رفت کا ایک سلسلہ بناتا ہے۔

چین کے "14ویں پانچ سالہ منصوبے" اور "نئی توانائی کے ذخیرہ کی ترقی کو تیز کرنے کے بارے میں رہنمائی رائے" میں، سوڈیم آئن بیٹریوں اور دیگر ٹیکنالوجیز کی تحقیق اور ترقی کو تیز کرنے کے ساتھ ساتھ بڑے پیمانے پر کام کرنے کی تجویز ہے۔ تجرباتی مظاہرے یہ پوری طرح سے ظاہر کرتا ہے کہ سوڈیم آئن بیٹری ٹیکنالوجی کی تحقیق اور ترقی ایک قومی حکمت عملی کے طور پر بڑھی ہے۔ لتیم وسائل کی کمی کے ساتھ مقابلے میں، چین کے وافر ذخائر میں سوڈیم، قیمت سستی ہے، لہذا بڑے پیمانے پر توانائی کے ذخیرہ کرنے کے میدان میں سوڈیم آئن بیٹری کے وسیع اطلاق کے امکانات ہیں۔ تاہم، سوڈیم آئن بیٹریوں کی موجودہ صنعت کاری اب بھی کم توانائی کی کثافت، مختصر سائیکل کی زندگی اور دیگر مسائل کے عمل میں موجود ہے، جو مزید استعمال کو سنجیدگی سے محدود کرتی ہے۔
چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے چنگ ڈاؤ انسٹی ٹیوٹ آف انرجی کے محقق کیوئی گوانگلی کی سربراہی میں سالڈ اسٹیٹ انرجی سسٹم ٹکنالوجی سینٹر نے 2011 میں سوڈیم آئن بیٹری ڈالنا شروع کی، جس میں قومی تزویراتی ضروریات اور مجموعی طور پر بنیادی سائنسی مسائل شامل ہیں۔ جدید ترین، سوڈیم آئن بیٹری کے کلیدی مواد اور الیکٹرولائٹ کلیدی ٹیکنالوجیز کی ایک بڑی تعداد کو تیار کرنے کا ایک انوکھا طریقہ ہے، اور حالیہ برسوں میں اس نے کئی اہم نتائج حاصل کیے ہیں، سوڈیم آئن بیٹریوں کی صنعت کاری کی ترقی کے لیے تحقیقی بنیاد رکھی ہے۔ . 2015 میں، ٹیکنالوجی سینٹر نے غیر محفوظ گریفائٹ کلیکٹر اور پولیمائیڈ گریفائٹ فلم کے لیزر پرفوریشن کے ذریعے متعلقہ پری سوڈیمیشن ٹیکنالوجی تیار کی، جس سے لاگت میں نمایاں کمی آئی اور سوڈیم آئن بیٹریوں کی توانائی کی کثافت میں بہتری آئی (الیکٹرو کیمسٹری کمیونی کیشنز 2015، 61، {{9}) }؛ جرنل آف پاور سورسز 2015، 297، 457-463؛ ZL201510242864.9)۔ 2016 میں، پولی کریلیٹ پر مبنی پولیمر الیکٹرولائٹس اعلی آئنک چالکتا کے ساتھ تیار کیے گئے تھے اور ان کو ان سیٹو سولڈیفیکیشن (ZL2016101015؛ ZL20161010242860؛ ZL201610242864.9) )۔ ZL201611224300.3)، جس نے سالڈ سٹیٹ الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈ میٹریل کے درمیان انٹرفیشل آئن ٹرانسپورٹ کی کارکردگی کو بہتر بنایا، سوڈیم بیٹریوں کی کثیر کارکردگی میں نمایاں اضافہ کو محسوس کیا۔ سوڈیم بیٹری بنائی گئی تھی، اور اسمبل شدہ نرم پیکڈ سوڈیم بیٹریاں اب بھی بغیر رساو یا آگ کے خطرات کے موڑنے یا کونے کو کاٹنے کے سخت حالات میں محفوظ طریقے سے کام کر سکتی ہیں۔ کوئی مائع رساو یا آگ کا خطرہ نہیں ہوتا ہے (نینو ریس۔ 2019, 12, 2230-2237; ZL201911259343.9; ZL201911357076.9)۔ 2022، الیکٹرولائٹ کی حفاظت کو مزید بہتر بنانے کے لیے، ٹیکنالوجی سینٹر نے ایک نیا شعلہ ریٹارڈنٹ فاسفیٹ ایسٹر فارمولہ ڈیزائن اور تیار کیا جو ہائی وولٹیج کے استحکام کو مدنظر رکھتا ہے۔ 2022 میں، الیکٹرولائٹس کی حفاظت کو مزید بہتر بنانے کے لیے، مرکز نے ہائی وولٹیج استحکام (ACS Appl. Mater. انٹرفیس 2022, 14, 15, 17444-17453) کے ساتھ ایک نیا فاسفیٹ ایسٹر شعلہ retardant فارمولیشن ڈیزائن اور تیار کیا۔ اندرونی طور پر محفوظ، سبز اور کم لاگت والی آبی الیکٹرولائٹ (ACS Appl. Mater. interfaces 2022, 14, 29, 33041-33051; ZL202011357076.9)۔ -33051; ZL202011071670.4; ZL202111281780.8)۔
حال ہی میں، سالڈ اسٹیٹ انرجی سسٹمز ٹیکنالوجی سینٹر نے کم لاگت والی سوڈیم آئن بیٹریوں کے میدان میں اہم پیش رفت کی ہے، اور تحقیق کے نتائج بین الاقوامی مستند جرنلز اینجیو میں شائع کیے گئے ہیں۔ کیم انٹر ایڈ.، Adv. انرجی میٹر۔ اور انرجی سٹوریج میٹر۔ (تصویر 1)۔ روایتی آبی الیکٹرولائٹ میں مفت پانی کے مالیکیولز کی وجہ سے ہائیڈروجن کی بارش اور الیکٹروڈ دھاتی آئن کی تحلیل کے مسائل کے جواب میں، تحقیقی ٹیم نے ہائیڈروجن بانڈنگ کے ضابطے کے ذریعے سوڈیم آئن بیٹریوں کے لیے انتہائی اعلیٰ ارتکاز والے پولیمر الیکٹرولائٹ کا نیا نظام حاصل کیا۔ میتھیلیشن، اور سوڈیم بیٹریوں کے سائیکلنگ کے استحکام نے ایک اہم بہتری حاصل کی (Angew. Chem. int. Ed. 2023, e202311589)۔ اسی وقت، تحقیقی ٹیم نے پایا کہ سوڈیم میٹل اینوڈ SEI میں NaH بیٹری کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا ایک بڑا عنصر ہے، جو سوڈیم بیٹریوں کی ناکامی کا باعث بننے والا ایک اہم طریقہ کار ہے، اور یہ کہ NaH بے ساختہ ردعمل سے پیدا ہوتا ہے۔ بیٹری سائیکل میں پیدا ہونے والی ہائیڈروجن اور جمع شدہ سوڈیم دھات (انرجی سٹوریج میٹر 2023, 61, 102891) کے درمیان۔ تحقیقی ٹیم سوڈیم آئن بیٹریوں کے لیے موجودہ الیکٹرولائٹس میں بنیادی اصولوں اور تحقیقی پیشرفت کا مزید خلاصہ کرتی ہے، اور مستقبل میں الیکٹرولائٹس کی ترقی کا منتظر ہے (Adv. Energy Mater. 2023, 2301758)۔

تصویر 1 سالڈ اسٹیٹ انرجی سسٹم ٹیکنالوجی سینٹر میں سوڈیم آئن بیٹریوں پر بنیادی تحقیق کی پیشرفت۔
مذکورہ ریسرچ فاؤنڈیشن اور ٹیکنالوجی کے جمع ہونے کی بنیاد پر، دس سال سے زیادہ کی کوششوں کے بعد، سالڈ اسٹیٹ انرجی سسٹم ٹیکنالوجی سنٹر نے محقق گوانگلی کیوئی کی قیادت میں کم لاگت، اعلیٰ حفاظت اور اعلیٰ کارکردگی والے سالڈ اسٹیٹ سوڈیم آئن کو کامیابی سے تیار کیا ہے۔ بیٹریاں فی الحال تیار شدہ سالڈ سٹیٹ سوڈیم آئن بیٹری الیکٹرک کور میں 140 Wh/kg سے زیادہ توانائی کی کثافت رکھتی ہے اور بیٹری ماڈیول میں 110 Wh/kg سے زیادہ کی مخصوص توانائی کی کثافت رکھتی ہے۔ اس میں الٹرا ہائی سیفٹی ہے، جو دھوئیں، دہن، یا دھماکے کے بغیر پن پرک ٹیسٹ پاس کر سکتی ہے، اور دو پہیوں والی برقی گاڑیوں کے مظاہرے کے اطلاق میں اس کا احساس ہوا ہے (شکل 2)۔ مستقبل میں، ٹیم سوڈیم آئن بیٹریوں کے لیے کلیدی مواد اور بنیادی ٹیکنالوجیز تیار کرتی رہے گی تاکہ مختلف ایپلیکیشن کے منظرناموں کے مطابق مارکیٹ کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے، جس میں کم رفتار الیکٹرک گاڑیوں، نئی انرجی گاڑیوں 48 وی پاور سپلائی سسٹم، ہوم توانائی ذخیرہ اور دیگر شعبوں.