एका नवीन प्रकारचाइलेक्ट्रिक वाहनांसाठी बॅटरीएका अलीकडील अभ्यासानुसार, अत्यंत उष्ण आणि थंड तापमानात जास्त काळ टिकून राहू शकतात.

शास्त्रज्ञांच्या मते, या बॅटरींमुळे इलेक्ट्रिक वाहने थंड तापमानात एकाच चार्जवर अधिक अंतर कापू शकतील आणि उष्ण हवामानात ती जास्त गरम होण्याची शक्यता कमी असेल.

यामुळे ईव्ही चालकांना कमी वेळा चार्जिंग करावे लागेल तसेचबॅटरीदीर्घायुष्य.

अमेरिकन संशोधन संघाने एक नवीन पदार्थ तयार केला आहे, जो रासायनिक दृष्ट्या अत्यंत तापमानाला अधिक प्रतिरोधक असून उच्च-ऊर्जा लिथियम बॅटरीमध्ये वापरला जाऊ शकतो.

"ज्या भागांमध्ये सभोवतालचे तापमान तीन अंकी आकड्यांपर्यंत पोहोचू शकते आणि रस्ते त्याहूनही जास्त गरम होतात, तिथे तुम्हाला उच्च तापमानात काम करण्याची गरज असते," असे युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅलिफोर्निया-सॅन दिएगोचे वरिष्ठ लेखक प्राध्यापक झेंग चेन म्हणाले.

इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये, बॅटरी पॅक सामान्यतः गाडीच्या खाली, या गरम रस्त्यांच्या जवळ असतात. तसेच, वाहन चालू असताना त्यातून विद्युत प्रवाह गेल्यानेही बॅटरी गरम होतात.

जर बॅटरी उच्च तापमानातील ही उष्णता सहन करू शकल्या नाहीत, तर त्यांची कार्यक्षमता झपाट्याने कमी होईल.

'प्रोसीडिंग्स ऑफ द नॅशनल ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेस' या जर्नलमध्ये सोमवारी प्रकाशित झालेल्या एका शोधनिबंधात, संशोधकांनी वर्णन केले आहे की चाचण्यांमध्ये, बॅटरींनी अनुक्रमे –४० अंश सेल्सिअस (–१०४ अंश फॅरेनहाइट) आणि ५० अंश सेल्सिअस (१२२ अंश फॅरेनहाइट) तापमानात त्यांच्या ऊर्जा क्षमतेपैकी ८७.५ टक्के आणि ११५.९ टक्के ऊर्जा टिकवून ठेवली.

त्यांची कूलॉम्बिक कार्यक्षमता देखील अनुक्रमे ९८.२ टक्के आणि ९८.७ टक्के इतकी उच्च होती, म्हणजेच बॅटरी काम करणे बंद करण्यापूर्वी अधिक चार्जिंग सायकल पूर्ण करू शकतात.

हे इलेक्ट्रोलाइटमुळे होते, जे लिथियम सॉल्ट आणि डायब्युटिल इथरपासून बनलेले असते; डायब्युटिल इथर हा एक रंगहीन द्रव असून त्याचा वापर औषधनिर्माण आणि कीटकनाशकांसारख्या काही उत्पादन उद्योगांमध्ये केला जातो.

डायब्युटिल इथर उपयुक्त ठरतो कारण बॅटरी चालू असताना त्याचे रेणू लिथियम आयनसोबत सहजपणे आंतरक्रिया करत नाहीत आणि शून्य अंश सेल्सिअसपेक्षा कमी तापमानातही तिची कार्यक्षमता सुधारतात.

शिवाय, डायब्युटिल इथर त्याच्या 141 अंश सेल्सिअस (285.8 अंश फॅरेनहाइट) या उत्कलन बिंदूवर उष्णता सहजपणे सहन करू शकतो, म्हणजेच तो उच्च तापमानातही द्रव अवस्थेत राहतो.

या इलेक्ट्रोलाइटचे वैशिष्ट्य हे आहे की त्याचा उपयोग लिथियम-सल्फर बॅटरीसोबत केला जाऊ शकतो, जी रिचार्ज करण्यायोग्य असून तिचा ॲनोड लिथियमचा आणि कॅथोड सल्फरचा बनलेला असतो.

अ‍ॅनोड आणि कॅथोड हे बॅटरीचे असे भाग आहेत ज्यांमधून विद्युत प्रवाह जातो.

लिथियम-सल्फर बॅटरी हे ईव्ही बॅटरीच्या क्षेत्रातील एक महत्त्वाचे पुढचे पाऊल आहे, कारण त्या सध्याच्या लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा प्रति किलोग्राम दोन पटींपर्यंत अधिक ऊर्जा साठवू शकतात.

यामुळे वजन न वाढवता ईव्हीची रेंज दुप्पट होऊ शकते.बॅटरीखर्च कमी ठेवून सामान भरा.

पारंपरिक लिथियम-आयन बॅटरीच्या कॅथोडमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या कोबाल्टच्या तुलनेत सल्फर अधिक प्रमाणात उपलब्ध आहे आणि त्यामुळे स्रोताला कमी पर्यावरणीय व मानवी त्रास होतो.

सामान्यतः, लिथियम-सल्फर बॅटरीमध्ये एक समस्या असते – सल्फर कॅथोड इतके क्रियाशील असतात की बॅटरी चालू असताना ते विरघळतात आणि जास्त तापमानात ही समस्या अधिकच गंभीर होते.

आणि लिथियम धातूच्या ॲनोडवर डेंड्राइट्स नावाच्या सुईसारख्या रचना तयार होऊ शकतात, ज्या बॅटरीच्या भागांना टोचून शॉर्ट-सर्किट घडवू शकतात.

परिणामी, या बॅटरी केवळ काही दहा चक्रांपर्यंतच टिकतात.

यूसी-सॅन दिएगो संघाने विकसित केलेला डायब्युटिल इथर इलेक्ट्रोलाइट, अत्यंत तापमानातही या समस्यांचे निराकरण करतो.

त्यांनी चाचणी केलेल्या बॅटरींचे सायकलिंग आयुष्य सर्वसाधारण लिथियम-सल्फर बॅटरीपेक्षा खूप जास्त होते.

"जर तुम्हाला उच्च ऊर्जा घनतेची बॅटरी हवी असेल, तर तुम्हाला सामान्यतः खूप कठोर आणि गुंतागुंतीची रसायनशास्त्र वापरावे लागते," असे चेन म्हणाले.

उच्च ऊर्जा म्हणजे अधिक अभिक्रिया घडत आहेत, ज्यामुळे स्थिरता कमी होते आणि ऱ्हास अधिक होतो.

स्थिर राहणारी उच्च-ऊर्जा बॅटरी बनवणे हे स्वतःच एक अवघड काम आहे – आणि तापमानाच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये हे करण्याचा प्रयत्न करणे तर त्याहूनही अधिक आव्हानात्मक आहे.

आमचा इलेक्ट्रोलाइट उच्च चालकता आणि आंतरपृष्ठीय स्थिरता प्रदान करण्याबरोबरच कॅथोड बाजू आणि ॲनोड बाजू दोन्ही सुधारण्यास मदत करतो.

संघाने सल्फर कॅथोडला पॉलिमरशी जोडून त्याला अधिक स्थिर बनवले. यामुळे इलेक्ट्रोलाइटमध्ये अधिक सल्फर विरघळण्यास प्रतिबंध होतो.

पुढील टप्प्यांमध्ये बॅटरीच्या रसायनशास्त्राचा विस्तार करणे समाविष्ट आहे, जेणेकरून ती आणखी उच्च तापमानात कार्य करेल आणि तिचे आयुर्मान आणखी वाढेल.