सामान्य तौर पर कहें तो एक इलेक्ट्रिक कार को चार्ज करने में लगभग 10 घंटे का समय लगता है। तेज़ चार्जिंग तकनीक के साथ भी, आपको अभी भी कम से कम 30 मिनट की आवश्यकता होगी। यदि इलेक्ट्रिक वाहनों को पारंपरिक गैसोलीन वाहनों की तरह जल्दी से "रिचार्ज" किया जा सके, तो इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशनों की कमी दूर हो जाएगी।
यह समझा जाता है कि लिथियम-आयन बैटरियों की दक्षता लिथियम आयनों को संग्रहीत करने के लिए एनोड सामग्री की क्षमता पर निर्भर करती है। हाल ही में, दक्षिण कोरिया में पोहांग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (POSTECH) की एक शोध टीम ने एक नई एनोड सामग्री विकसित की और एक सफलता हासिल की। नवीनतम शोध परिणाम हाल ही में एडवांस्ड फंक्शनल मैटेरियल्स जर्नल में प्रकाशित हुए हैं।
यह बताया गया है कि उन्होंने एक साधारण विस्थापन प्रतिक्रिया प्रक्रिया के माध्यम से एक बड़े सतह क्षेत्र के साथ मैंगनीज फेराइट नैनोशीट्स को संश्लेषित करने के लिए एक उपन्यास स्व-मिश्रण विधि का उपयोग किया। यह नई सामग्री अपनी सैद्धांतिक सीमाओं को तोड़ते हुए अधिक लिथियम आयनों को संग्रहीत कर सकती है।
इस अध्ययन में, अनुसंधान टीम ने मैंगनीज फेराइट नैनोशीट्स को संश्लेषित करने के लिए एक नई विधि तैयार की, एक ऐसी सामग्री जिसमें उत्कृष्ट लिथियम आयन ऊर्जा भंडारण क्षमता और अच्छे फेरोमैग्नेटिक गुण दोनों हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह महत्वपूर्ण तकनीक भंडारण क्षमता को सैद्धांतिक सीमा से लगभग 1.5 गुना तक बढ़ा देती है और इलेक्ट्रिक वाहनों को छह मिनट में पूरी तरह से चार्ज करने में सक्षम बनाती है।
विशेष रूप से, उन्होंने सबसे पहले एक ऐसे घोल में विस्थापन प्रतिक्रिया की, जिसमें मैंगनीज ऑक्साइड और आयरन को मिलाया गया, जिससे अंदर मैंगनीज ऑक्साइड और बाहर आयरन ऑक्साइड के साथ एक हेटरोस्ट्रक्चर यौगिक बना। इसके बाद टीम ने केवल नैनोमीटर की मोटाई के साथ मैंगनीज फेराइट नैनोशीट तैयार करने के लिए हाइड्रोथर्मल विधि का उपयोग किया। यह दृष्टिकोण अत्यधिक स्पिन-ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉनों का लाभ उठाता है, जिससे बड़ी मात्रा में लिथियम आयनों को संग्रहीत करने की क्षमता में काफी सुधार होता है।
इस अध्ययन में, अनुसंधान टीम ने एनोड सामग्री के रूप में मैंगनीज फेराइट को संश्लेषित करने के लिए एक नई विधि तैयार की, जो अपनी बेहतर लिथियम-आयन भंडारण क्षमता और लौहचुंबकीय गुणों के लिए जाना जाता है। सबसे पहले, मैंगनीज ऑक्साइड और आयरन के मिश्रित घोल में एक इलेक्ट्रो-प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया होती है, जिससे अंदर मैंगनीज ऑक्साइड और बाहर आयरन ऑक्साइड के साथ एक हेटरोस्ट्रक्चर यौगिक उत्पन्न होता है।
इस नवाचार ने टीम को मैंगनीज फेराइट एनोड सामग्री की सैद्धांतिक क्षमता को 50% से अधिक प्रभावी ढंग से पार करने की अनुमति दी। एनोड सामग्री के सतह क्षेत्र का विस्तार करने से बड़ी संख्या में लिथियम आयनों की एक साथ आवाजाही में सुविधा होती है, जिससे बैटरी की चार्जिंग गति बढ़ जाती है। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि बाजार में वर्तमान में मौजूद इलेक्ट्रिक वाहनों के बराबर क्षमता वाली बैटरी को पूरी तरह से चार्ज करने में केवल 6 मिनट लगते हैं।
शोधकर्ताओं ने कहा कि यह अध्ययन एनोड सामग्री तैयार करने की जटिल प्रक्रिया को सरल बनाता है और बैटरी क्षमता बढ़ाने और चार्जिंग में तेजी लाने में महत्वपूर्ण प्रगति करता है।
उन्होंने कहा, "पारंपरिक एनोड सामग्रियों की विद्युत रासायनिक सीमाओं को दूर करने और बैटरी क्षमता में सुधार करने के लिए सतह को बदलने के लिए इलेक्ट्रॉन स्पिन का उपयोग करने का तर्कसंगत डिजाइन एक नई समझ है। यह विकास बैटरी की स्थायित्व में सुधार कर सकता है और इलेक्ट्रिक वाहनों के चार्जिंग समय को कम कर सकता है।"