ملٹی فنکشنل کاربن فائبر ساختی بیٹری کامیابی کے ساتھ تیار! الیکٹرک گاڑیوں کی رینج میں 70 فیصد اضافہ متوقع ہے۔

کاربن فائبر بیٹریوں سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ ایلومینیم بیٹریوں کی طرح توانائی اور بوجھ کو سہارا دیں گی۔

درحقیقت، کاربن فائبر اپنے ناقابل یقین ہلکے وزن، اعلیٰ طاقت اور زیادہ سختی کے لیے مشہور ہے، جو اسے اعلیٰ کارکردگی والی گاڑیوں کے ساختی اور جمالیاتی مواد میں ایک مقبول انتخاب بناتا ہے۔ اپنی زیادہ قیمت کے باوجود، یہ ایرو اسپیس ایپلی کیشنز میں بھی ایک اہم مواد ہے، جہاں ہر گرام کا شمار ہوتا ہے۔ تاہم، اگر اس مقصد کے لیے الیکٹرو کیمیکل انجینئرنگ کے ساتھ ڈیزائن کیا جائے تو یہ ایک موثر الیکٹروڈ مواد کے طور پر بھی کام کر سکتا ہے۔ پروفیسر لیف ایسپ کی سربراہی میں، چلمرز کی ٹیم کئی سالوں سے اس علاقے پر تحقیق کر رہی ہے اور 2018 میں ایک مطالعہ شائع کیا جس میں پہلی بار ایک مخصوص کرسٹل انتظام کے ساتھ کاربن ریشوں کی اس خاصیت کو ظاہر کیا گیا۔

محققین Xia Zhenyuan، Ricardo چوہدری، اور پروفیسر Leif Asp کئی سالوں سے بڑے پیمانے پر توانائی کے ذخیرہ کرنے کے تصور کا مطالعہ کر رہے ہیں۔

نئی بیٹری ڈیزائن کی توانائی کی کثافت 30 Wh/kg ہے، جو کہ آٹوموٹیو معیارات کے مطابق، خاص طور پر زیادہ نہیں ہے۔ حوالہ کے لیے، Hyundai Ioniq 6 کے 53 kWh بیٹری پیک کی درجہ بند توانائی کی کثافت 153 Wh/kg (PDF) ہے۔ تاہم، یہ اعداد و شمار صرف ایک باکس میں رکھے ہوئے بیٹری پیک کی توانائی کی کثافت کی نمائندگی کرتا ہے۔ منصفانہ موازنہ کے لیے، گاڑی کے پورے ڈھانچے کے وزن پر بھی غور کیا جانا چاہیے۔ اس کاربن فائبر ساختی بیٹری کے ڈیزائن کا مقصد پوری چیسس کو تبدیل کرنا ہے، جگہ خالی کرتے ہوئے گاڑی کے مجموعی وزن کو کم کرنا ہے۔

الیکٹرک گاڑیوں اور آلات کے مینوفیکچررز اس نئی مساوات کا فائدہ اٹھا کر یا تو مصنوعات کے وزن کو نمایاں طور پر کم کر سکتے ہیں یا مزید بیٹریاں شامل کرنے کے لیے خالی جگہ کا استعمال کر سکتے ہیں، اس طرح توانائی ذخیرہ کرنے کی مجموعی صلاحیت میں اضافہ ہو سکتا ہے۔

یہ نتائج عملی طور پر انقلابی ہو سکتے ہیں۔ Asp نے کہا، "ہم نے الیکٹرک گاڑیوں پر حساب کتاب کیا، اور نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اگر الیکٹرک گاڑیاں مسابقتی ساختی بیٹریاں اپناتی ہیں، تو ان کی ڈرائیونگ کا وقت موجودہ ماڈلز کے مقابلے میں 70 فیصد بڑھایا جا سکتا ہے۔"

ٹیم کے تازہ ترین پروٹو ٹائپ کی سختی پچھلی تکرار سے تقریباً تین گنا ہے، لچکدار ماڈیولس 25 GPa سے بڑھ کر 70 GPa تک ہے۔ ٹیم کا دعویٰ ہے کہ اس کی سختی اور بوجھ برداشت کرنے کی صلاحیت اب ایلومینیم سے موازنہ ہے، لیکن یہ بہت ہلکی ہے۔

یہ بیٹری ڈیزائن انوڈ اور کیتھوڈ دونوں میں کاربن فائبر کا استعمال کرتا ہے، جو بجلی کو تقویت دینے اور چلانے کا کام بھی کرتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، موجودہ کلیکٹر بنانے کے لیے تانبے جیسے بھاری مواد کی ضرورت نہیں ہے، اور نہ ہی الیکٹروڈ ڈیزائن میں کوبالٹ جیسی تنازعات والی دھاتوں کے استعمال کی ضرورت ہے۔

یہ بیٹری ڈیزائن انوڈ اور کیتھوڈ دونوں کے لیے کاربن فائبر مواد کا استعمال کرتا ہے۔

مزید برآں، یہ بیٹری ٹرمینلز کے درمیان لتیم آئنوں کی نقل و حرکت کو آسان بنانے کے لیے مائع الیکٹرولائٹ کے بجائے نیم ٹھوس الیکٹرولائٹ کا استعمال کرتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، یہ کم آتش گیر اور استعمال میں محفوظ ہے-اگرچہ تحقیقی ٹیم تسلیم کرتی ہے کہ ہائی پاور ایپلی کیشنز کے مطالبات کو پورا کرنے کے لیے آئنوں کو الیکٹرولائٹ کے ذریعے تیزی سے گزرنے کی اجازت دینے میں اب بھی چیلنجز موجود ہیں۔ اس علاقے میں مزید تحقیق کی ضرورت ہے۔

درحقیقت، یہ صرف ایک اور لیب پروٹو ٹائپ بیٹری ہے، لہذا ان اگلی نسل کی الیکٹرک گاڑیوں اور آلات کو تیار ہونے میں مزید کئی سال لگیں گے۔ تاہم، بڑے پیمانے پر پیداوار اور تجارتی کاری پہلے ہی جاری ہے۔ 2022 کے اوائل میں، یونیورسٹی نے سائنونس نامی ایک نئی کمپنی قائم کرنے کے لیے گوتھنبرگ میں وینچر کیپیٹل فرم Chalmers Ventures کے ساتھ شراکت کی۔ اس کمپنی نے اس سال جون میں ایک نئے CEO کا تقرر کیا تاکہ ماس لیس انرجی سٹوریج کی کمرشلائزیشن کو آگے بڑھایا جا سکے، جو ہمارے کاروں، گیجٹس اور یہاں تک کہ ونڈ ٹربائن بلیڈ بنانے کے طریقے کو تبدیل کر سکتا ہے۔

Asp نے کہا، "ہم ایسے موبائل فونز کا تصور کر سکتے ہیں جو کریڈٹ کارڈ یا لیپ ٹاپ کی طرح پتلے ہوتے ہیں جن کا وزن صرف نصف ہوتا ہے جو کہ وہ اب ٹائم لائن کے لحاظ سے سب سے قریب ہیں۔ بیٹریوں کو ٹرانسپورٹیشن انڈسٹری کی چیلنجنگ توانائی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے اہم سرمایہ کاری کی ضرورت ہوگی، لیکن یہ وہ جگہ ہے جہاں ٹیکنالوجی کا سب سے زیادہ اثر ہو سکتا ہے۔"