सबसे पहले जान लेते है फ्लोराइड आयन बैटरी क्या है? कैसे काम करती है?
फ्लोराइड-आयन बैटरियों (FIBs) को हाल ही में पोस्ट-लिथियम-आयन बैटरी सिस्टम के रूप में प्रस्तावित किया गया है। यह समीक्षा लेख फ्लोराइड-आयन बैटरी के लिए कैथोड, इलेक्ट्रोलाइट और एनोड सामग्री के संश्लेषण और अनुप्रयोग पहलुओं की हालिया प्रगति को प्रस्तुत करता है। जब आयन आते हैं, तो कैथोड आकार में सूज जाता है। फिर, जब बैटरी को रिचार्ज किया जाता है, तो एक लागू विद्युत वोल्टेज सोडियम आयनों को कैथोड से बाहर निकालता है, जिससे यह सिकुड़ जाता है। आयन वापस एनोड में चले जाते हैं, जहां वे इलेक्ट्रॉनों के साथ फिर से जुड़ जाते हैं
मशीन लर्निंग का उपयोग कुछ सबसे आशाजनक फ्लोराइड-आयन बैटरी सामग्री की तेजी से पहचान करने के लिए किया गया था। अनुसंधान नई बैटरियों के विकास में तेजी ला सकता है, जिन्हें चुनौती देने की उम्मीद है, अगर पूरी तरह से लिथियम-आधारित बैटरी को प्रतिस्थापित नहीं किया जाता है।
फ्लोराइड-आयन बैटरी सिद्धांत रूप में इलेक्ट्रिक वाहनों से लेकर उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स तक किसी भी चीज़ के लिए बढ़िया हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि फ्लोराइड आयन हल्के, छोटे और अत्यंत स्थिर होते हैं। लिथियम-आयन बैटरी के लिए आवश्यक लिथियम और कोबाल्ट की तुलना में फ्लोराइड भी कम खर्चीला है। इसके अलावा, गणना से पता चलता है कि फ्लोराइड-आयन बैटरी में लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता होती है। चैपल हिल की स्कॉट वारेन लैब में उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय में जैक सुंदरबर्ग और उनके सहयोगियों ने एक मशीन सीखने की विधि विकसित की है जो सुपरकंप्यूटर का उपयोग किसी भी ज्ञात फ्लोराइड युक्त क्रिस्टल में कितनी आसानी से फ्लोराइड आयनों के प्रवाह की त्वरित और सही गणना करने के लिए करती है। शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट श्रेणीबद्ध गणना पद्धति का उपयोग करके 140,000 ज्ञात यौगिकों के एक डेटाबेस को 10,000 फ्लोराइड युक्त उम्मीदवारों के नीचे खींचा।
वारेन बताते हैं, “चूंकि फ्लोराइड-आयन कंडक्टरों का ज्यादा अध्ययन नहीं किया गया है, इसलिए हमें यह नहीं पता था कि 10,000 के बीच शीर्ष उम्मीदवारों को खोजने के लिए कौन से अतिरिक्त मानदंड लागू होते हैं।” इसका मतलब यह था कि एक नई तकनीक के विकास की आवश्यकता वाले अन्य मानदंडों द्वारा मान्यता प्राप्त होने से पहले आशाजनक सामग्रियों को एक मानदंड से खारिज कर दिया जा सकता है। सुंदरबर्ग कहते हैं, “समाधान अविश्वसनीय रूप से सरल हो गया: रैंक संरचनाएं उन्हें हटाने के बजाय।” “खेल में, सीजन बढ़ने के साथ टीम रैंकिंग को अपडेट किया जाता है। यहां, संरचना रैंकिंग अपडेट की जाती है क्योंकि हम फ्लोराइड प्रसार के बारे में अधिक सीखते हैं।”
सुंदरबर्ग ने यादृच्छिक रूप से 10,000 विकल्पों में से 300 को चुना और प्रत्येक सामग्री की फ्लोराइड-परिवहन क्षमताओं को निर्धारित करने के लिए अत्यधिक सटीक गणनाओं का उपयोग किया। इन बेंचमार्क गणनाओं, जिसमें प्रति सामग्री एक सप्ताह का समय लगता था, का उपयोग सिस्टम को गणना के अधिक तेज़ संस्करण बनाने के लिए प्रशिक्षित करने के लिए किया गया था, जिसके लिए प्रति सामग्री केवल एक घंटे की आवश्यकता होती थी। शोधकर्ता तब इस पद्धति का उपयोग शेष सामग्री के फ्लोराइड चालन गुणों का तेजी से और सटीक आकलन करने में सक्षम थे। विधि ने अन्य फ्लोराइड कंडक्टर पाए, जिससे टीम को उनके निष्कर्षों पर विश्वास हुआ।
“क्या वास्तव में अच्छा है कि कई सामग्री लिथियम-आयन बैटरी में उपयोग किए जाने वाले लोगों की तुलना में बेहतर कंडक्टर प्रतीत होती है,” वॉरेन कहते हैं। ऐसी ही एक सामग्री है फ्लोराइड युक्त जिंक-टाइटेनियम यौगिक, ZnTiF6। “यह सामग्री बेहद सस्ती है, इसमें उत्कृष्ट फ्लोराइड-चालन गुण हैं, और विशेष रूप से फ्लोराइड-आयन बैटरी के लिए इलेक्ट्रोलाइट के रूप में आशाजनक होना चाहिए। हमने अभी कुछ सबसे रोमांचक रचनाओं के लिए पेटेंट जमा किया है, “वॉरेन बताते हैं।
ऐसी बैटरियां जिन्हें एफआईबी के रूप में भी जाना जाता है, फ्लोराइड आयनों का संचालन करने वाले इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से फ्लोराइड आयनों को एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड में ले जाकर बिजली उत्पन्न करते हैं। लाभ यह है कि प्रति धातु परमाणु में कई इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जा सकता है, जो उच्च ऊर्जा घनत्व की व्याख्या करता है
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प्योर लेड बैटरियों की अधिकतम शेल्फ लाइफ 8.2 साल होती है। लेड एसिड बैटरियों का चक्र जीवन अन्य रिचार्जेबल की तुलना में कम होता है। आमतौर पर एक लेड एसिड बैटरी का जीवन चक्र 200 चक्रों का होता है।
