स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने सॉलिड-स्टेट बैटरी तकनीक में एक संभावित सफलता की घोषणा की है, जिसमें बताया गया है कि एक नैनोस्केल सिल्वर कोटिंग इन बैटरियों के सिरेमिक कोर को काफी मजबूत कर सकती है, जिससे उनके व्यापक रूप से अपनाने में एक बड़ी बाधा दूर हो सकती है। सॉलिड-स्टेट बैटरियां, जो वर्तमान लिथियम-आयन बैटरियों में पाए जाने वाले ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइट को एक ठोस सामग्री से बदल देती हैं, अधिक ऊर्जा घनत्व, तेजी से चार्जिंग समय और बेहतर सुरक्षा का वादा करती हैं। हालांकि, वे समय के साथ दरार पड़ने और विफल होने की प्रवृत्ति से ग्रस्त हैं।

प्रोफेसर चाओयांग झाओ के नेतृत्व में अनुसंधान दल ने पाया कि सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट पर चांदी की एक परमाणुिक रूप से पतली परत लगाने से सूक्ष्म दोषों को सील करने और लिथियम डेंड्राइट्स - लिथियम के उंगली जैसे अनुमान जो शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकते हैं - को फैलने से रोकने में मदद मिलती है। यह सिल्वर कोटिंग अनिवार्य रूप से एक सुरक्षात्मक बाधा के रूप में कार्य करती है, जो बैटरी की संरचनात्मक अखंडता को मजबूत करती है।

झाओ ने समझाया, "चांदी लिथियम आयनों को अधिक समान रूप से पुनर्वितरित करने में मदद करती है, जिससे स्थानीयकृत तनाव बिंदुओं के गठन को रोका जा सकता है जो क्रैकिंग का कारण बनते हैं।" एडवांस्ड मैटेरियल्स जर्नल में प्रकाशित निष्कर्ष, सॉलिड-स्टेट बैटरी विकास में सबसे महत्वपूर्ण बाधाओं में से एक को दूर करने के लिए अपेक्षाकृत सरल और स्केलेबल दृष्टिकोण का सुझाव देते हैं।

सॉलिड-स्टेट बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण सहित कई अनुप्रयोगों के लिए संभावित रूप से परिवर्तनकारी तकनीक का प्रतिनिधित्व करती हैं। उनकी उच्च ऊर्जा घनत्व इलेक्ट्रिक वाहनों को लंबी रेंज के साथ सक्षम कर सकती है, जबकि उनकी बेहतर सुरक्षा बैटरी में आग लगने के जोखिम को कम कर सकती है। सॉलिड-स्टेट बैटरियों द्वारा पेश किया गया तेज़ चार्जिंग समय इलेक्ट्रिक वाहनों को उपभोक्ताओं के लिए अधिक सुविधाजनक भी बना सकता है।

लिथियम-आयन बैटरियों की वर्तमान पीढ़ी एक तरल इलेक्ट्रोलाइट पर निर्भर करती है, जो ज्वलनशील होती है और समय के साथ खराब हो सकती है, जिससे बैटरी का जीवनकाल सीमित हो जाता है। सॉलिड-स्टेट बैटरियां इस तरल घटक को समाप्त कर देती हैं, जो एक सुरक्षित और अधिक टिकाऊ विकल्प प्रदान करती हैं। हालांकि, ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की भंगुरता ने एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग चुनौती पेश की है।

स्टैनफोर्ड टीम का नवाचार नैनोस्केल पर चांदी के अद्वितीय गुणों का लाभ उठाकर इस चुनौती का समाधान करता है। सिल्वर कोटिंग को परमाणु परत जमाव नामक प्रक्रिया का उपयोग करके लागू किया जाता है, जो कोटिंग की मोटाई और एकरूपता पर सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है।

एमआईटी में सामग्री विज्ञान विशेषज्ञ डॉ. एमिली कार्टर, जो अध्ययन में शामिल नहीं थीं, ने कहा, "यह नैनोस्केल सिल्वर ट्रीटमेंट एक गेम-चेंजर है।" "यह क्रैकिंग समस्या का एक व्यावहारिक समाधान प्रदान करता है जिसने वर्षों से सॉलिड-स्टेट बैटरियों के विकास को बाधित किया है।"

शोधकर्ता अब सिल्वर कोटिंग प्रक्रिया को अनुकूलित करने और इस तकनीक को शामिल करने वाली सॉलिड-स्टेट बैटरियों के दीर्घकालिक प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए काम कर रहे हैं। वे चांदी के संभावित विकल्पों के रूप में तांबा और एल्यूमीनियम जैसी अन्य धातुओं के उपयोग की भी खोज कर रहे हैं।

सॉलिड-स्टेट बैटरियों का विकास कृत्रिम बुद्धिमत्ता और सामग्री विज्ञान में प्रगति से निकटता से जुड़ा हुआ है। एआई एल्गोरिदम का उपयोग सामग्री गुणों के विशाल डेटासेट का विश्लेषण करने और विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट रचनाओं के प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा रहा है। मशीन लर्निंग मॉडल का उपयोग सॉलिड-स्टेट बैटरियों के डिजाइन को अनुकूलित करने और उनकी निर्माण प्रक्रियाओं को बेहतर बनाने के लिए भी किया जा रहा है।

इस सफलता के निहितार्थ प्रौद्योगिकी के दायरे से परे हैं। सॉलिड-स्टेट बैटरियों को व्यापक रूप से अपनाने से इलेक्ट्रिक वाहनों में परिवर्तन में तेजी आ सकती है, जिससे ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन कम हो सकता है और वायु गुणवत्ता में सुधार हो सकता है। यह नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों, जैसे सौर और पवन ऊर्जा के लिए नए ऊर्जा भंडारण समाधानों के विकास को भी सक्षम कर सकता है, जिससे वे अधिक विश्वसनीय और किफायती हो सकते हैं। अगले चरणों में इन सिल्वर-कोटेड सॉलिड-स्टेट बैटरियों के उत्पादन को बढ़ाना और वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में उनकी दीर्घकालिक विश्वसनीयता और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए कठोर परीक्षण करना शामिल है।