بیٹریوں میں سلکان کے تمام امکانات کو چالو کرنے کے لیے ایک تیز محقق

گریفائٹ سے دس گنا زیادہ سٹوریج کی گنجائش، چارجنگ کو فروغ دینے کے لیے لیتھیم آئن بیٹریوں میں اب تک استعمال ہونے والا مواد۔ یہی وجہ ہے کہ آنے والے سالوں میں، 'اسمارٹ فونز' اور ڈیوائسز کے ساتھ ساتھ کار بیٹریوں کے اینوڈس (ایک ایسا شعبہ جس میں ووکس ویگن نے سگونٹو میں ایک گیگا فیکٹری کی آنے والی تعمیر کا اعلان کیا ہے) دونوں میں سلیکون کے استعمال کی پیش گوئی کی وجہ ہے۔ 3.000 ملازمتوں کی متوقع نسل کے ساتھ الیکٹرک کاروں کے لیے بیٹریاں تیار کرنا)۔ اور امریکہ میں سیلا نینو ٹیکنالوجیز جیسی کمپنیوں نے اس معدنیات سے اپنے پہلے بیٹری یونٹ کی پیداوار شروع کرنے کی تصدیق کی ہے۔

اسپین میں اس معدنیات پر کام کرنے والے متعدد تحقیقی مراکز ہیں، جو زمین کی پرت میں دوسری سب سے زیادہ پائی جانے والی اور گریفائٹ سے زیادہ قابل رسائی ہے (جیسا کہ بہت سے دوسرے معاملات میں - مثال کے طور پر، 'نایاب زمین'-، چینی بالادستی کے ساتھ)، جیسا کہ یہ موجود ہے۔ چٹانیں یا ریت، اور ایک بار نکالنے کے بعد، یہ اپنی مفید زندگی کا دور شروع کر سکتا ہے۔

یہ وہی ہے جو وہ IMDEA میٹریلز (کمیونٹی آف میڈرڈ سے منسلک ایک ریسرچ انسٹی ٹیوٹ) کے اسپن آف فلوٹیک میں کرتے ہیں، جو انسٹی ٹیوٹ کے ملٹی فنکشنل نانوکمپوزائٹس گروپ کا حصہ، جوآن ہوزے وِلاٹیلا اور رچرڈ شوفیل کے تعاون سے مالی اعانت فراہم کرتے ہیں۔

حال اور مستقبل

Vilatela، Universidad Iberoamericana de México سے ایک فزیکل انجینئر اور یونیورسٹی آف کیمبرج سے ڈاکٹریٹ، اس مواد کے ساتھ کام کرنے کے جوہر پر روشنی ڈالتی ہے: نیز وزن اور سائز میں کمی"۔

محقق کی نشانی کے طور پر، جدت طرازی پر توجہ مرکوز کرتی ہے کہ 'فضیلت والی سائٹ' میں زیادہ سے زیادہ مینوفیکچرنگ، کم قیمت... میں پائیدار پیداوار کی واپسی کے ساتھ ہر جگہ ہونے کے عمل کو بہتر بنایا جائے: "سلیکون کو ایک آلے میں تبدیلی کے عمل کی ضرورت ہوتی ہے، اس کے لیے جو کہ Floatech میں تمام سالوینٹس کے خاتمے اور اختلاط کے عمل میں، تو ماحولیاتی اثرات کم ہو جائیں گے۔ 2023 میں پہلا پائلٹ پلانٹ بنانے اور 2025 تک ایک پروڈکٹ تیار کرنے کے مقصد کے ساتھ سرمایہ کاری کے دور کے وسط میں ایک ٹور (انہیں تحقیق میں عمدہ پراجیکٹ سے یورپی ریسرچ کونسل کی حمایت حاصل ہے)۔

بلاشبہ، اگرچہ سلیکون فوائد سے بھرا ہوا ہے، لیکن یہ کچھ ضروری پیش کرتا ہے، جیسے کہ لیتھیم آئن بیٹریوں میں چارجنگ اور ڈسچارجنگ کے عمل کے حجم میں مسلسل تبدیلیوں کی وجہ سے اس کا ٹوٹ جانا۔ اس لحاظ سے، میڈرڈ کی خود مختار یونیورسٹی میں اپلائیڈ فزکس کے پروفیسر کارمین مورانٹ نے اس معدنیات کی اہمیت پر روشنی ڈالی: "یہ لیتھیم بیٹریوں کے لیے ایک انوڈ مواد کے طور پر بہت امید افزا ہے، کیونکہ یہ سب سے زیادہ مخصوص نظریاتی صلاحیت والا عنصر ہے۔ اور فطرت میں بہت پرچر۔ یہ بہت اہم ہو سکتا ہے، مثال کے طور پر، قابل تجدید توانائیوں کے ذخیرہ میں۔ تاہم، سلیکون میں لتیم کے تعارف/نکالنے میں پائے جانے والے حجم کے بہت بڑے تغیرات کی وجہ سے، جہاں مواد بڑھتا ہے اور حجم میں چار گنا تک کم ہوتا ہے، اینوڈ ٹوٹ جاتا ہے، ٹوٹ جاتا ہے اور بیٹری استحکام کھو دیتی ہے۔ اس وجہ سے، ہم اس بات کا مطالعہ کر رہے ہیں کہ چھوٹے طول و عرض میں مواد کے استعمال کے ذریعے ان بیٹریوں کی کارآمد زندگی کو کیسے بڑھایا جائے، مثال کے طور پر، پتلی سلیکون فلمیں اور سلکان نینوائرز"۔

حل ایک لازمی جسمانی قدم رہا ہے، جیسا کہ مورینٹ بتاتا ہے، "سلیکان کی بہت پتلی تہوں کے ساتھ کام کرکے اور عمودی طور پر منسلک سلکان نانوائرز کو گھڑ کر۔ اس کا تصور کرنے کے لیے، یہ درد کے اسپائکس سے ملتا جلتا ہو گا، ان خالی جگہوں کے درمیان جو حجم میں اضافہ کرتی ہیں لوڈنگ-ان لوڈنگ کے عمل کے دوران ایڈجسٹ کی جا سکتی ہیں۔ ماہر اس بات پر بھی روشنی ڈالتا ہے کہ اس فیلڈ میں سلیکون کی دو قسمیں ہیں: "کرسٹل لائن (زیادہ مہنگی اور تجارتی طور پر قابل عمل نہیں)، اور بے ساختہ، زیادہ غیر محفوظ اور اسے مواد کے تعارف کے ساتھ 'ڈوپڈ' کیا جا سکتا ہے تاکہ یہ ابھی تک محفوظ رہے۔ زیادہ موصل، جس پر ہم جمع شدہ سلیکون ڈیوائسز گروپ، فوٹو وولٹک سولر انرجی یونٹ آف دی CIEMAT (سینٹر فار انرجی، انوائرمینٹل اینڈ ٹیکنالوجی ریسرچ) کے ساتھ مل کر تحقیقات کر رہے ہیں۔

CIC energiGUNE میں سیل پروٹو ٹائپنگ ریسرچ گروپ میں پوسٹ ڈاکیٹرل محقق مارٹا کیبیلو کے معاملے میں، وہ اس بات پر روشنی ڈالتی ہیں کہ کس طرح، اب تک، صنعت نے 5 سے 8% کے درمیان انوڈس میں سلکان کی بہت کم مقدار استعمال کی ہے۔ اور یہ یورپی پروجیکٹ 3beLiEVe میں ادارے کی شرکت پر روشنی ڈالتا ہے، جس کا مقصد برقی گاڑیوں کے لیے مستقبل کی مارکیٹ میں یورپی بیٹری اور آٹو موٹیو انڈسٹری کی پوزیشن کو مضبوط کرنا اور بیٹریوں کی پہلی نسل کی فراہمی ہے۔ اس منصوبے میں انوڈ مواد میں سلکا کے تعارف کی تحقیقات کی جاتی ہیں۔

الوا ٹکنالوجی پارک میں واقع مرکز کی یہ ترقی، ایک اور شاندار یورپی پروجیکٹ گرافین فلیگ شپ کور 2 میں شرکت سے پہلے تھی، "جہاں گرافین کے ساتھ مل کر سلیکون اینوڈس پر تحقیق کی گئی تھی، اور اس کے لیے مواد کے اس مجموعہ کو پیمانہ کرنے کا انتظام کیا گیا تھا۔ پیداوار بڑے پیمانے پر"

نیو ٹائمز

پائیداری کے نتیجے میں، کابیلو بتاتے ہیں کہ بیٹری کی توانائی کی کثافت میں اضافے سے یہ ممکن ہو جائے گا کہ بیٹریوں والی الیکٹرک گاڑیاں ایک ہی چارج پر زیادہ کلومیٹر بچانے کی صلاحیت رکھتی ہوں: سلیکون اینوڈس میں صنعتی بنیاد لیتھیم آئن بیٹریاں کو کم سے کم کر دیا جاتا ہے، یہ ہے کہ ان انوڈز کی تیاری اور عمل عام طور پر استعمال ہونے والے نامیاتی سالوینٹس سے دور، پانی کے درمیانے درجے میں کیا جاتا ہے، جو زہریلے ہوتے ہیں اور بیٹریوں کی حفاظت کو کم کرتے ہیں۔"

ایک اور خاص بات فیروگلوب کی ہے، ہسپانوی کمپنی نے لٹل الیکٹرک کاروں کے ساتھ مل کر دوسرے پین-یورپی ریسرچ اینڈ انوویشن پروجیکٹ (IPCEI) میں منتخب کیا جو بیٹری کی پوری ویلیو چین پر محیط ہے۔

سلیکون میٹل اور سلکان مینگنیج فیرو ایلوائیز کا دنیا کا سب سے بڑا پروڈیوسر، اس کا اسپین، فرانس، ناروے میں مینوفیکچرنگ پلانٹس کے ساتھ، شمسی، آٹوموٹیو، کنزیومر پروڈکٹس، کنسٹرکشن اور انرجی سیکٹر جیسی تیزی سے بڑھتی ہوئی اور متحرک مارکیٹوں میں دنیا بھر میں کسٹمر بیس ہے۔ ، جنوبی افریقہ، ریاستہائے متحدہ، کینیڈا، ارجنٹائن اور چین (26 پیداواری مراکز، دنیا بھر میں 69 بھٹیوں کے ساتھ، اور دنیا بھر میں تقریباً 3400 ملازمین)۔

اس کے انوویشن اینڈ آر اینڈ ڈی سینٹر میں (سابون، لا کورونا میں)، اسپین میں واحد سیلیکا میٹالرجیکل فیکٹری کے ساتھ مل کر، فیروگلوب نے لیتھیم کے انوڈ کے لیے سلکان پاؤڈر (مائکرومیٹرک اور نانوومیٹرک) کی ترقی کے لیے ایک اسٹریٹجک جدت کا منصوبہ شروع کیا ہے۔ آئن بیٹریاں۔ "کمپنی (وہ بتاتے ہیں) آٹوموٹیو اور موبلٹی انڈسٹری کو درپیش موجودہ چیلنج کا حل فراہم کرنا چاہتی ہے، جیسے کہ زیادہ پائیدار اور موسمیاتی غیر جانبدار ٹیکنالوجیز کی طرف منتقلی کو فروغ دینا۔ اس تناظر میں، بیٹریاں اس تبدیلی کے لیے ایک اہم ٹیکنالوجی ہیں، لیکن ان کی تیاری کے لیے ضروری جدید مواد کی فراہمی کو یقینی بنانا ضروری ہے۔ ایک بین الاقوامی منظر نامہ جس میں منافع اور پائیداری کے درمیان تعلق کو واضح کرنے کے لیے سلکان کو پہلی دہائی کے ضروری مواد میں سے ایک کے طور پر قائم کیا گیا ہے۔