Bincike ya gano hanyar yin batura waɗanda muke amfani da su kowace rana don zama masu juriya, ƙarfi da aminci.
Shekarar ita ce 2018 kuma rayuwarmu ta yau da kullun tana ci gaba ta hanyar na'urori daban-daban waɗanda ko dai suna aiki wutar lantarki ko a kan batura. Dogaro da na'urori da na'urori masu amfani da baturi yana girma da ban mamaki. A baturin na'ura ce da ke adana makamashin sinadarai da ke juyewa zuwa wutar lantarki. Batura kamar mini sunadarai reactors ciwon dauki samar electrons cike da makamashi wanda ya kwarara ta cikin waje na'urar. Ko da wayar salula ko kwamfutar tafi-da-gidanka ko wasu ko da lantarki motocin, baturi - kullum lithium-ion - shi ne babban tushen wutar lantarki ga wadannan fasahar. Yayin da fasaha ke ci gaba da ci gaba, ana ci gaba da buƙatar ƙarin ƙarami, babban ƙarfi, da amintaccen batura masu caji.
Batura suna da dogon tarihi mai ɗaukaka. Masanin kimiyya dan kasar Amurka Benjamin Franklin ya fara amfani da kalmar “baturi” a shekara ta 1749 yayin da yake yin gwaje-gwaje da wutar lantarki ta hanyar amfani da saitin na’urorin iya aiki. Masanin kimiyyar lissafi dan kasar Italiya Alessandro Volta ya kirkiro baturi na farko a shekarar 1800 lokacin da aka tattara fayafai na jan karfe (Cu) da zinc (Zn) da aka kebe da zane da aka jika a cikin ruwan gishiri. An ƙirƙira batirin gubar-acid, ɗaya daga cikin mafi dawwama kuma mafi tsufa batura masu caji a cikin 1859 kuma har yanzu ana amfani da shi a cikin na'urori da yawa har ma a yau ciki har da injin konewa na ciki a cikin motoci.
Batura sun yi nisa kuma a yau sun zo da nau'i-nau'i daban-daban daga girman Megawatt masu girma, don haka a ka'idar suna iya adana wutar lantarki daga gonakin hasken rana da haskaka kananan garuruwa ko kuma suna iya zama ƙanana kamar yadda ake amfani da su a agogon lantarki. , ban mamaki ba haka ba. A cikin abin da ake kira firamare baturi, amsawar da ke haifar da kwararar electrons ba zai iya jurewa ba kuma a ƙarshe idan ɗaya daga cikin na'urorinsa ya cinye baturin ya zama lebur ko ya mutu. Mafi yawan baturi na farko shine baturin zinc-carbon. Wadannan batura na farko sun kasance babbar matsala kuma hanya daya tilo da za a magance zubar da irin wadannan batura ita ce a nemo hanyar da za a iya sake amfani da su - wanda ke nufin ta hanyar yin caji. Maye gurbin batura da sabo ba shakka ba shi da amfani don haka yayin da batura suka ƙara ƙaruwa m kuma babba ya zama ba zai yiwu ba a ambaci tsada sosai don maye gurbin su da jefar da su.
Baturi nickel-cadmium (NiCd) shine mashahurin baturi mai caji na farko wanda yayi amfani da alkali azaman electrolyte. A cikin 1989 an ƙirƙira batirin nickel-metal hydrogen (NiMH) suna da tsawon rai fiye da batir NiCd. Duk da haka, suna da wasu kura-kurai, musamman cewa suna da matukar damuwa ga yin caji da zafi musamman lokacin da aka caje su ya faɗi iyakar ƙimar su. Don haka, dole ne a caje su a hankali a hankali don guje wa lalacewa kuma ana buƙatar lokaci mai tsawo don cajin ta hanyar caja masu sauƙi.
An ƙirƙira a cikin 1980, batir Lithium-ion (LIBs) sune mafi yawan batura masu amfani da su. lantarki na'urori a yau. Lithium yana ɗaya daga cikin abubuwa mafi sauƙi kuma yana da ɗayan mafi girman ƙarfin lantarki, don haka wannan haɗin ya dace da yin batura. A cikin LIBs, ions lithium suna motsawa tsakanin na'urori daban-daban ta hanyar lantarki wanda aka yi da gishiri da Organic abubuwan kaushi (a yawancin LIBs na gargajiya). A bisa ka'ida, ƙarfen lithium shine mafi ingancin ƙarfe na lantarki yana da ƙarfi sosai kuma shine mafi kyawun zaɓi na batura. Lokacin da LIBs ke ƙasa yin caji, ingantaccen cajin lithium ion ya zama ƙarfe na lithium. Don haka, LIBs sune shahararrun batura masu caji don amfani a kowane nau'in na'urori masu ɗaukuwa saboda tsawon rayuwarsu da ƙarfinsu. Sai dai wata babbar matsala ita ce electrolyte na iya fita cikin sauki, yana haifar da gajeriyar kewayawa a cikin baturi kuma hakan na iya zama hatsarin wuta. A aikace, LIBs ba su da ƙarfi sosai kuma ba su da inganci kamar yadda tsawon lokaci abubuwan lithium suka zama marasa daidaituwa.LIBs kuma suna da ƙarancin caji da ƙimar fitarwa da damuwa na aminci suna sa su zama marasa ƙarfi don yawancin manyan na'urori masu ƙarfi da injuna, misali motocin lantarki da matasan lantarki. An ba da rahoton LIB don nuna iyawa mai kyau da ƙimar riƙewa a lokuta da ba kasafai ba.
Don haka, duk ba cikakke ba ne a duniyar batura kamar yadda a cikin 'yan shekarun nan yawancin batura an yi musu alama a matsayin marasa aminci saboda suna kama da wuta, ba su da aminci kuma wasu lokuta ba su da inganci. Masana kimiyya a duk duniya suna cikin ƙoƙarin gina batura waɗanda za su zama ƙanana, amintaccen caji, sauƙi, mafi ƙarfi kuma a lokaci guda mafi ƙarfi.Saboda haka, an mayar da hankali ga ƙwararrun masu amfani da wutar lantarki a matsayin madaidaicin madadin. Tsare wannan a matsayin zaɓukan maƙasudi da masana kimiyya suka gwada, amma kwanciyar hankali da haɓaka sun kasance cikas na yawancin binciken. Polymer electrolytes sun nuna babban yuwuwar saboda ba su da tsayayye kawai amma kuma masu sassauƙa kuma ba su da tsada. Abin baƙin ciki, babban batun tare da irin wannan polymer electrolytes shi ne su matalauta conductivity da inji Properties.
A cikin binciken kwanan nan da aka buga a ACS Haruffa Nano, masu bincike sun nuna cewa ana iya inganta amincin baturi har ma da wasu kaddarorin da yawa ta hanyar ƙara nanowires zuwa gare shi, yana sa baturi ya fi girma. Wannan tawagar masu bincike daga kwalejin kimiyyar kere-kere da injiniya ta jami'ar fasaha ta Zhejiang ta kasar Sin sun gina bisa binciken da suka yi a baya inda suka kera nanowires na magnesium borate wanda ya nuna kyakykyawan dabi'u na injina da aiki. A cikin binciken na yanzu sun bincika idan wannan ma zai kasance gaskiya ga batura lokacin da irin wannan nanowires suna ƙara zuwa m-jihar polymer electrolyte. An gauraye m-state electrolyte da 5, 10, 15 da 20 nauyi na magnesium borate nanowires. An ga cewa nanowires sun ƙara haɓaka ƙarfin ƙarfin lantarki na polymer mai ƙarfi wanda ya sa batura suka fi ƙarfi da ƙarfi idan aka kwatanta da baya ba tare da nanowires ba. Wannan haɓakar haɓakawa ya kasance saboda haɓakar adadin ions da ke wucewa da motsi ta hanyar electrolyte kuma a cikin sauri da sauri. Gabaɗayan saitin ya kasance kamar baturi amma tare da ƙarin nanowires. Wannan ya nuna ƙimar aiki mafi girma da haɓaka hawan keke idan aka kwatanta da batura na yau da kullun. An kuma yi wani muhimmin gwaji na rashin lafiya kuma an ga cewa baturin bai ƙone ba. Aikace-aikacen šaukuwa da ake amfani da su da yawa na yau kamar wayoyin hannu da kwamfyutocin suna buƙatar haɓakawa tare da matsakaicin matsakaicin makamashi da aka adana. Wannan a fili yana ƙara haɗarin fitarwar tashin hankali kuma ana iya sarrafa shi don irin waɗannan na'urori saboda ƙananan tsarin batura da ake buƙata. Amma yayin da aka ƙirƙira da gwada manyan aikace-aikacen batura, aminci, dorewa da ƙarfi suna ɗaukar mahimmanci.
***
{Zaku iya karanta ainihin takardar bincike ta danna hanyar haɗin DOI da aka bayar a ƙasa a cikin jerin tushen(s) da aka ambata}}
Source (s)
Sheng O et al. 2018. Mg2B2O5 Nanowire An kunna Multifunctional Solid-State Electrolytes tare da Babban Haɓakawa na Ionic, Kyawawan Kayayyakin Injini, da Ƙwararren Ƙwararru. Nano Haruffa. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b00659
