सॉलिड-स्टेट बैटरियों में Li मेटल एनोड फैटिग

Last updated on February 27th, 2026 Posted on May 19, 2025 by NEXT IAS Current Affairs Team 286

पाठ्यक्रम: GS3/विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी

सन्दर्भ

हाल ही में किए गए एक अध्ययन में डेंड्राइट-प्रेरित शॉर्ट सर्किट और सॉलिड-स्टेट बैटरी (SSB) की विफलता के पीछे मुख्य कारण के रूप में, केवल करंट डेंसिटी के बजाय लिथियम मेटल एनोड की यांत्रिक फैटिग की पहचान की गई है।

सॉलिड-स्टेट बैटरी (SSB) क्या हैं?

(SSB) एक उन्नत प्रकार की बैटरी है जो पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी में पाए जाने वाले तरल या जेल जैसे इलेक्ट्रोलाइट के बजाय एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती है।

कार्य प्रणाली:

चार्जिंग चरण: लिथियम आयन ठोस इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड से एनोड की ओर बढ़ते हैं, ऊर्जा संगृहीत करते हैं।
डिस्चार्जिंग चरण: लिथियम आयन एनोड से कैथोड की ओर वापस जाते हैं, जिससे एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है जो उपकरणों या वाहनों को शक्ति प्रदान करता है।

पारंपरिक Li-आयन बैटरी और SSB के बीच अंतर

विशेषता	पारंपरिक Li-आयन बैटरी	सॉलिड-स्टेट बैटरी
इलेक्ट्रोलाइट	तरल (ज्वलनशील)	ठोस (गैर-ज्वलनशील)
ऊर्जा घनत्व	मध्यम	उच्चतर (2x तक)
सुरक्षा	रिसाव और आग का खतरा	ठोस इलेक्ट्रोलाइट के कारण अधिक सुरक्षित
चार्जिंग स्पीड	सीमित	तेज़ क्षमता
तापीय स्थिरता	निचला	उच्च

सॉलिड-स्टेट बैटरियों में Li मेटल एनोड फैटिग

सॉलिड-स्टेट बैटरियों (SSB) में चुनौतियाँ
लिथियम डेंड्राइट गठन: डेंड्राइट बाल जैसी धातु लिथियम संरचनाएँ हैं जो बार-बार चार्ज चक्रों के दौरान एनोड पर बढ़ती हैं।
ये संरचनाएँ तब बनती हैं जब लिथियम आयन (Li⁺) चार्जिंग के दौरान असमान रूप से जमा होते हैं। ये डेंड्राइट:
- ठोस इलेक्ट्रोलाइट को भेद सकते हैं,
- कैथोड तक पहुँच सकते हैं, और
- शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकते हैं, जिससे बैटरी असुरक्षित और अनुपयोगी हो जाती है।
कम धारा घनत्व पर भी, लिथियम धातु एनोड की चक्रीय यांत्रिक फैटिग के कारण डेंड्राइट बन सकते हैं।
सामग्री विज्ञान में एक प्रसिद्ध सिद्धांत, सामग्री फैटिग का कॉफ़िन-मैनसन नियम, लिथियम धातु क्षरण पर लागू पाया गया।

सॉलिड-स्टेट बैटरियों के अनुप्रयोग

इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी): टोयोटा और बीएमडब्ल्यू विस्तारित रेंज और तेज़ चार्जिंग के साथ एसएसबी-संचालित ईवी विकसित कर रहे हैं।
उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: ऐप्पल और सैमसंग जैसी कंपनियाँ सुरक्षित और लंबे समय तक चलने वाले स्मार्टफ़ोन और लैपटॉप के लिए एसएसबी में निवेश कर रही हैं।
ग्रिड भंडारण: टेस्ला और अन्य ऊर्जा दिग्गज अक्षय ऊर्जा भंडारण समाधान के लिए एसएसबी की जाँच कर रहे हैं।

Source: TH

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