சீனாவின் அனைத்து வானிலைகளுக்கும் ஏற்ற மின்பகுளி, மின்வாகன பேட்டரிகளின் பயணத் தொலைவை இரட்டிப்பாக்கி கடும் குளிரையும் தாக்குப்பிடிக்கிறது

பூஜ்ஜியத்துக்குக் கீழான வெப்பநிலைக்கான தீர்வு

குளிர்கால வானிலை, பேட்டரியில் இயங்கும் சாதனங்களுக்குப் பெரும் சவாலாக நீண்டகாலமாக இருந்து வருகிறது. பனிச்சறுக்குப் பயணங்களின்போது ஸ்மார்ட்போன்கள் எதிர்பாராத விதமாகச் செயலிழக்கின்றன; உறைந்த வானிலையிலிருந்து ட்ரோன்கள் கீழே விழுகின்றன; வெப்பநிலை குறையும்போது மின்வாகன ஓட்டுநர்கள் தங்கள் வாகனங்களின் பயணத் தொலைவு மதிப்பீடுகள் சரிவதைக் காண்கின்றனர். வழக்கமான லித்தியம் அயன் பேட்டரி வேதியியலின் அடிப்படையான வரம்புகளே இந்தச் செயலிழப்புகளுக்குக் காரணம். குளிர்ந்த வெப்பநிலை, மின்சாரத்தை வழங்குவதற்கு இன்றியமையாத அயனிகளின் இயக்கத்தை மெதுவாக்கி, கடுமையான சூழலில் கிடைக்கும் மின்திறனைப் பாதியாகவோ அதற்கும் குறைவாகவோ ஆக்குகிறது. வடக்குப் பகுதிகளில் வசிப்பவர்களுக்கு, சாதனங்கள் மிகத் தேவைப்படும் நேரத்தில் செயலிழப்பது ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட பருவகாலத் தொந்தரவாகிவிட்டது. இப்போது, மின்முனைகளுக்கு இடையே அயனிகளைக் கடத்தி, மின்கலத்துக்குள் ஆற்றல் பரிமாற்றத்துக்கான பாதையாகச் செயல்படும் முக்கியமான வேதியியல் ஊடகமான பேட்டரி மின்பகுளியை முற்றிலும் மறுவடிவமைத்து இந்த வரம்புகளைத் தாண்டியுள்ளதாகச் சீன ஆய்வாளர்கள் குழு கூறுகிறது.

கடந்த மாதம் புகழ்பெற்ற நேச்சர் இதழில் வெளியான ஆய்வில், நான்காய் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த விஞ்ஞானிகள், ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் அடிப்படையிலான புதிய மின்பகுளியை விவரித்தனர். இது அறை வெப்பநிலையில் ஒரு கிலோகிராமுக்கு 700 வாட்-மணி அளவைத் தாண்டிய ஆற்றல் அடர்த்தியை லித்தியம் உலோகப் பேட்டரிகள் அடையச் செய்வதுடன், மைனஸ் 94 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட் வரையிலான வெப்பநிலையிலும் நிலையான செயல்பாட்டைப் பராமரிக்கிறது. ஒப்பீட்டுக்கு, வழக்கமான லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் அறை வெப்பநிலையில் பொதுவாக ஒரு கிலோகிராமுக்கு சுமார் 136 வாட்-மணி ஆற்றலை வழங்குகின்றன; பூஜ்ஜியத்துக்குக் கீழான வெப்பநிலையில் இந்தச் செயல்திறன் ஒரு கிலோகிராமுக்கு 68 வாட்-மணிக்கும் கீழே குறைகிறது. ஒரே எடை கொண்ட பேட்டரியில் ஆற்றல் சேமிப்புத் திறனை இரட்டிப்பாகவோ மும்மடங்காகவோ அதிகரிக்கக்கூடிய இந்த முன்னேற்றம், ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பத்தில் நீடித்துவரும் இரண்டு முக்கியச் சவால்களான ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் குளிர்கால நம்பகத்தன்மைக்கு தீர்வளிக்கிறது. மின்பகுளி வேதியியல் குறித்த பல தசாப்தகாலக் கருதுகோள்களுக்குச் சவால் விடுக்கும் இந்த ஆய்வு, அடுத்த தலைமுறை ஆற்றல் சேமிப்புக்கான விரிவாக்கக்கூடிய தீர்வையும் முன்வைக்கிறது.

மூலக்கூறு ஒருங்கிணைப்பை மறுபரிசீலித்தல்

ஒவ்வொரு பேட்டரியின் மையத்திலும் மின்பகுளி உள்ளது. இது நேர்ம மற்றும் எதிர்ம மின்முனைகளுக்கு இடையே மின்னூட்டம் கொண்ட துகள்கள் பாய்வதற்கு வழிவகுக்கும் பொருள். பாரம்பரிய லித்தியம் பேட்டரி மின்பகுளிகளில், ஆக்சிஜன் அணுக்களைக் கொண்ட கார்பனேட் கரைப்பான்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. வலுவான அயனி-இருமுனைத் தொடர்புகள் மூலம் லித்தியம் உப்புகளைக் கரைப்பதில் இவை சிறப்பாகச் செயல்படுகின்றன. கரைந்த உப்புகளை நிலைப்படுத்துவதால், இந்த ஆக்சிஜன் ஒருங்கிணைப்பு வேதியியல் பல தசாப்தங்களாகத் தொழில்துறையில் ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், ஒட்டுமொத்த செயல்திறனைக் கட்டுப்படுத்தும் குறிப்பிடத்தக்க சமரசங்களை இது உருவாக்குகிறது. லித்தியத்துக்கும் ஆக்சிஜனுக்கும் இடையிலான வலுவான தொடர்பு, மின்முனை இடைமுகத்தில் மின்னூட்டப் பரிமாற்றத்தைத் தடுத்து, குளிர்ச்சியான சூழலில் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. இதனால் ஆற்றல் அடர்த்தியும் குறைந்த வெப்பநிலைச் செயல்பாடும் பாதிக்கப்படுகின்றன. இந்தப் பொருட்கள் திறம்படச் செயல்பட அதிக அளவில் தேவைப்படுவதால், எடை மற்றும் அளவு அதிகரிப்பதுடன், வெப்ப அழுத்தத்தின்போது மின்னூட்டத்தைத் திறம்படக் கடத்தவும் தவறுகின்றன.

நான்காய் பல்கலைக்கழகத்தின் ஜுன் சென், சிங் ஜாவோ, ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவனத்தின் யோங் லி ஆகியோர் தலைமையிலான ஆய்வுக் குழு, ஆக்சிஜன் அடிப்படையிலான இணைப்பிகள் திறன்மிக்க மின்பகுளிகளுக்கு இன்றியமையாதவை என்ற நீண்டகாலக் கருதுகோளுக்குச் சவால் விடுத்தது. அவர்கள் ஃப்ளூரின் சேர்மங்கள் கொண்ட புதிய ஹைட்ரோகார்பன் கரைப்பான் மூலக்கூறுகளை வடிவமைத்து உருவாக்கினர். குறிப்பாக, 1,3-டைஃப்ளூரோ-புரோப்பேன் முக்கியக் கூறாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. இந்தச் சேர்மம், பாரம்பரிய லித்தியம்-ஆக்சிஜன் தொடர்புக்குப் பதிலாக வலிமை குறைந்த லித்தியம்-ஃப்ளூரின் பிணைப்புகளைக் கொண்ட ஃப்ளூரின் ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பை உருவாக்குகிறது. இந்த வலிமை குறைந்த ஒருங்கிணைப்பு, அயனிகளின் ஓட்டத்தைச் சீராக்கி கரைதல் தடைகளைத் தளர்த்துகிறது. இதனால் கடுமையான வெப்ப அழுத்தத்திலும் மின்னூட்டம் வேகமாகப் பரிமாறுவதுடன், குறைந்த அளவு மின்பகுளிப் பொருளைக் கொண்டே இந்த அமைப்பை இயக்க முடிகிறது.

நேச்சர் இதழில் வெளியான தொழில்நுட்ப விவரங்கள், இந்த வேதியியல் மாற்றத்தின் அளவை எடுத்துக்காட்டுகின்றன. ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் மின்பகுளியின் பாகுநிலை 0.95 சென்டிபாய்ஸ் என்ற மிகக் குறைந்த அளவில் உள்ளது; அதன் ஆக்சிஜனேற்ற நிலைத்தன்மை 4.9 வோல்ட்டுக்கும் அதிகமாக உள்ளது. மைனஸ் 70 டிகிரி செல்சியஸிலும் ஒரு சென்டிமீட்டருக்கு 0.29 மில்லிசீமன்ஸ் என்ற அயனிக் கடத்துத்திறனை இது பராமரிக்கிறது. இந்தப் பண்புகளால், லித்தியம் உலோகப் பை வடிவ மின்கலங்கள், மின்னூட்டச் சுழற்சியின்போது மின்னூட்டப் பரிமாற்றத் திறனைக் குறிக்கும் கூலோம்பிக் திறனில், அறை வெப்பநிலையில் 99.7 சதவீதத்தையும் மைனஸ் 70 டிகிரி செல்சியஸில் 98 சதவீதத்தையும் அடைகின்றன. வடிவமைக்கப்பட்ட ஸ்டெரிக் தடையுடன் கூடிய ஃப்ளூரின் அடிப்படையிலான இணைப்பிகள், ஒரு லிட்டருக்கு 2 மோலுக்கும் அதிகமான உப்பைக் கரைக்க உதவுகின்றன. ஃப்ளூரினேற்றப்பட்ட ஹைட்ரோகார்பன்களின் திறன்கள் குறித்த முந்தைய கருதுகோள்களுக்கு இது சவால் விடுகிறது.

பயணத் தொலைவு குறித்த கவலைக்கு முடிவு

மின்சாரப் போக்குவரத்துக்கான நடைமுறைப் பயன்கள் குறிப்பிடத்தக்கவை. நீண்டதூரப் பயணம் அல்லது குளிர்காலச் செயல்திறன் குறித்த கவலையால் மின்வாகனம் வாங்கத் தயங்கிய எவருக்கும் இவை உடனடியாகப் புரியும். தற்போதைய மின்வாகன பேட்டரிகள், சாதகமான சூழலில் ஒருமுறை மின்னேற்றம் செய்தால் பொதுவாக 310 முதல் 370 மைல் வரை பயணிக்க உதவுகின்றன. குளிர்காலத்தில் வெப்பமூட்டும் அமைப்புகள் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துவதாலும் வேதியியல் வினைகள் மெதுவாவதாலும் இந்தத் தொலைவு கணிசமாகக் குறைகிறது. புதிய தொழில்நுட்பம் பயணத் தொலைவைப் பெரிதும் அதிகரிப்பதுடன், உறைபனி நிலைகளிலும் செயல்திறனைப் பராமரிக்கக்கூடும் என்று ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவன ஆய்வாளர் யோங் லி கூறுகிறார். அதிகாரபூர்வ அமைச்சக நாளிதழான சயின்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜி டெய்லிக்கு அளித்த பேட்டியில், நுகர்வோர் பயன்பாட்டுக்கான இந்த முன்னேற்றத்தின் மாற்றத்திறனை லி விளக்கினார்.

"ஒரே எடையுள்ள பேட்டரிகளில் அறை வெப்பநிலையில் ஆற்றல் சேமிப்புத் திறன் இரண்டு முதல் மூன்று மடங்கு அதிகரிப்பதால், மின்வாகனங்களின் பயணத் தொலைவை 500-600 கிலோமீட்டரிலிருந்து 1,000 கிலோமீட்டருக்கும் அதிகமாக உயர்த்த முடியும்" என்று லி கூறினார். இதன் மூலம் ஒருமுறை மின்னேற்றம் செய்தால் சுமார் 620 மைல் பயணிக்க முடியும். இது டென்வருக்கும் டல்லாஸுக்கும் இடையிலான தொலைவுக்குச் சமம். நீண்டதூரப் பயணங்கள் மற்றும் நகரங்களுக்கு இடையிலான பயணங்களில் பயணத் தொலைவு குறித்த கவலையை இது முற்றிலுமாகப் போக்கக்கூடும்.

அதிக பயணத் தொலைவைத் தாண்டி, குளிர் பிரதேசங்களில் மின்வாகனப் பயன்பாட்டைத் தற்போது பாதிக்கும் பருவகாலச் செயல்திறன் வீழ்ச்சிக்கும் இந்தத் தொழில்நுட்பம் தீர்வளிக்கிறது. வழக்கமான பேட்டரிகள் குளிர்காலத்தில் கணிசமான திறனை இழக்கின்றன. உறைபனி வெப்பநிலையில் அவற்றின் மதிப்பிடப்பட்ட பயணத் தொலைவில் பாதிக்கும் குறைவையே சில நேரங்களில் தக்கவைத்துக் கொள்கின்றன; அதேசமயம் இயங்குவதற்காக அதிக மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தும் வெப்பமூட்டும் அமைப்புகளும் தேவைப்படுகின்றன. மைனஸ் 58 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட்டில் ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் மின்பகுளி ஒரு கிலோகிராமுக்கு சுமார் 400 வாட்-மணி ஆற்றலைப் பராமரிக்கிறது. இதனால், கூடுதல் மின்சாரத்தைச் செலவிடும் பேட்டரி வெப்பமூட்டிகள் அல்லது வெப்பநிலை மேலாண்மை அமைப்புகள் இன்றியே கடுமையான குளிர்காலத்தில் வாகனங்கள் பயன்படுத்தத்தக்க நிலையில் இருக்கும். ஆய்வகச் சூழலில் நிரூபிக்கப்பட்ட 99.7 சதவீத மின்னேற்றத் திறன், நீண்டகாலப் பயன்பாட்டில் இந்தப் பேட்டரிகள் மின்னாற்றலைத் தக்கவைக்கும் திறனை உண்மையில் மேம்படுத்துவதைக் காட்டுகிறது.

சாலைப் பயன்பாட்டுக்கு அப்பால்

வாகனப் பயன்பாடுகள் உடனடியாகப் பொதுமக்களின் கவனத்தை ஈர்த்தாலும், இந்தத் தொழில்நுட்பம் பயணிகள் வாகனங்களைத் தாண்டி சிறப்புத் தொழில்துறை மற்றும் அறிவியல் துறைகளிலும் பயன்படும் என்று ஆய்வாளர்கள் வலியுறுத்துகின்றனர். ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவனம், சீன விண்வெளி அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் கீழ் செயல்படுகிறது. இதனால், ஒரே சுற்றுப்பாதை அல்லது நிலப்பரப்பு இயக்கத்தின்போதே கடும் வெப்பத்துக்கும் உறைநிலைக்கும் இடையே வெப்பநிலை மாறக்கூடிய விண்கலங்கள், செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் கோள் ஆய்வுக் கருவிகளுக்கு இந்தத் தொழில்நுட்பம் உடனடிப் பயன்பாடுகளைக் கொண்டிருக்கலாம். இந்த மின்பகுளியைப் பயன்படுத்தும் உயர் ஆற்றல் பேட்டரிகள், ஆர்க்டிக் சூழலில் இயங்கும் கண்காணிப்பு ட்ரோன்களின் செயல்திறனையும் சுமந்து செல்லும் திறனையும் மேம்படுத்தலாம்; வெப்பப் பாதுகாப்பின்றி துருவ இரவுகளிலும் அறிவார்ந்த ரோபோ அமைப்புகள் செயல்பட உதவலாம்; வழக்கமான பேட்டரிகள் விரைவில் செயலிழக்கும் அண்டார்டிக் ஆய்வு நிலையங்களில் அறிவியல் உபகரணங்களுக்கு மின்சாரம் வழங்கலாம்.

குளிர்காலச் செயல்திறனால் நுகர்வோர் மின்னணுச் சாதனங்களும் அதே அளவு பயனடையும். குளிரில் தற்போதைய ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் கையடக்கச் சாதனங்களின் பேட்டரி ஆயுள் குறைகிறது. வடக்குப் பகுதிகளில் வசிப்பவர்களும் குளிர்கால விளையாட்டு ஆர்வலர்களும், ஓரளவு மின்னேற்றம் இருப்பதாகக் காட்டினாலும் சாதனங்கள் எதிர்பாராமல் அணைந்துவிடுவதாக அடிக்கடி புகார் தெரிவிக்கின்றனர். ஃப்ளூரின் அடிப்படையிலான வேதியியல், வழக்கமான பேட்டரிகளைச் செயலிழக்கச் செய்யும் வெப்பநிலையிலும் முழுமையாகச் செயல்படும் சாதனங்களை உருவாக்க உதவலாம். இதனால் வனப்பகுதிகளில் அவசரகாலக் குறிகாட்டிகள், ஜிபிஎஸ் கருவிகள் மற்றும் தகவல் தொடர்புச் சாதனங்களை நீண்ட நேரம் இயக்க முடியும். கடும் வெப்பத்திலிருந்து உறைநிலை வரையிலான வெப்பநிலை மாற்றங்களை எதிர்கொள்ளும் விண்வெளி ஆய்வுப் பயணங்களில், நிலவிலோ செவ்வாயிலோ மேற்பரப்பு ஆய்வுகளுக்காக இந்த மின்கலங்களைப் பயன்படுத்தலாம். அங்கு பயணத்தின் வெற்றிக்கு வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை இன்றியமையாதது; வழக்கமான வெப்பநிலை மேலாண்மை அமைப்புகள் அதிக எடையைச் சேர்க்கின்றன.

மின்பகுளியின் அடிப்படை இயற்பியல் மறுவடிவமைப்பிலிருந்தே அதன் பல்துறைப் பயன்பாடு உருவாகிறது. கரைப்பானின் பாகுநிலையைக் குறைத்து ஈரமாக்கும் தன்மையை மேம்படுத்துவதன் மூலம், இந்த அமைப்புக்கு ஒட்டுமொத்தமாகக் குறைந்த அளவு மின்பகுளிப் பொருளே தேவைப்படுகிறது. இதனால் பேட்டரி எடை குறைவதுடன், எல்லா வெப்பநிலை வரம்புகளிலும் செயல்திறன் மேம்படுகிறது. அதிக தனிப்பட்ட ஆற்றல் அடர்த்தியையும் பரந்த வெப்பநிலை வரம்பில் செயல்படும் திறனையும் ஒன்றாகப் பெறுவது தற்போதைய வணிக பேட்டரி அமைப்புகளில் இன்னும் சாத்தியமாகவில்லை. ஒவ்வொரு கிராமும் முக்கியமானதும், சூரிய ஒளி படும் இடத்துக்கும் நிழலுக்கும் இடையே வெப்பநிலை பெரிதும் மாறுபடுவதுமான விண்வெளிப் பயன்பாடுகளுக்கு ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் அணுகுமுறை குறிப்பாக மதிப்புமிக்கதாகிறது.

ஆய்வகத்திலிருந்து உற்பத்தி வரிசைக்கு

சக மதிப்பாய்வுக்கு உட்பட்ட ஆய்விதழில் நம்பிக்கையளிக்கும் முடிவுகள் வெளியிடப்பட்டிருந்தாலும், நுகர்வோருக்குக் கிடைக்கும் வணிகப் பொருட்களில் இந்தப் பேட்டரிகள் இடம்பெறுவதற்கு முன்பு குறிப்பிடத்தக்க பொறியியல் சவால்கள் இன்னும் உள்ளன. அதிக வெப்பநிலையில் நிலைத்தன்மையை உறுதிப்படுத்த மேலும் மேம்பாடும் உகப்பாக்கமும் தேவை என்பதை ஆய்வுக் குழு ஒப்புக்கொள்கிறது. கடும் குளிரில் மின்பகுளி சிறப்பாகச் செயல்பட்டாலும், 212 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட்டுக்கு மேலான வெப்பநிலையிலும் செயல்திறனையும் பாதுகாப்பையும் பராமரிப்பதில் மேம்பாடு தேவை. வெப்பமான பாலைவனச் சூழல்களிலும், கணிசமான வெப்பத்தை உருவாக்கும் விரைவு மின்னேற்றத்தின்போதும் எல்லா காலநிலைகளுக்கும் ஏற்ற உண்மையான செயல்பாட்டுக்கு இது அவசியம். குறைந்த வெப்பநிலையில் கிடைக்கும் நன்மைகளைப் பாதிக்காமல் ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் சேர்மங்களின் கொதிநிலையை உயர்த்துவது, ஆய்வாளர்கள் கடக்க வேண்டிய அடுத்த தொழில்நுட்பத் தடையாகும்.

வழக்கமான பேட்டரி மேம்பாட்டு சுழற்சிகளுடன் ஒப்பிடுகையில், வணிகமயமாக்கலுக்கான கால அட்டவணை விரைவானதாக உள்ளது. ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவனம் உள்ளிட்ட சீன உற்பத்தியாளர்கள், 2026ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதிக்குள் பெருமளவு உற்பத்தி செய்யும் திறனைப் பெற இலக்கு வைத்துள்ளதாகத் தொழில்துறைத் தகவல்கள் தெரிவிக்கின்றன. உலகளாவிய பேட்டரி உற்பத்தி மற்றும் தூய்மையான ஆற்றல் தொழில்நுட்பத்தில் ஆதிக்கத்தைத் தக்கவைக்க சீனா மேற்கொள்ளும் பரந்த உத்தியின் பிரதிபலிப்பாக இந்தக் கடினமான இலக்கு உள்ளது. தற்போது உலக லித்தியம் அயன் உற்பத்தித் திறனில் சுமார் 60 சதவீதத்தைச் சீனா கட்டுப்படுத்துகிறது; அடுத்த தலைமுறைத் தொழில்நுட்பங்களைப் பெற அடிப்படை ஆய்வில் தொடர்ந்து பெருமளவில் முதலீடு செய்கிறது. நிலையான மின்வலைச் சேமிப்புப் பயன்பாடுகளுக்காக 1,20,000 மின்னேற்றச் சுழற்சிகளைச் சாத்தியமாக்கும் டோஃபு உப்புநீரைப் பயன்படுத்தும் நீர்ம அடிப்படையிலான பேட்டரிகள் உள்ளிட்ட சீனாவின் அண்மைக் கண்டுபிடிப்புகளுக்கும் இந்த முன்னேற்றம் துணைபுரிகிறது. பல்வேறு வேதியியல் அமைப்புகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் முழுவதும் ஆற்றல் சேமிப்பை மேம்படுத்தும் விரிவான அணுகுமுறையை இது சுட்டிக்காட்டுகிறது.

கல்வி நிறுவனங்களுக்கும் தொழில்துறைப் பங்காளர்களுக்கும் இடையிலான ஒத்துழைப்பு, வணிகமயமாக்கல் உத்தியின் மையமாகத் தெரிகிறது. சீன அறிவியல் கழகத்தின் உறுப்பினரும் நான்காய் பல்கலைக்கழகத்தின் துணைத் தலைவருமான சென் ஜுன், தொழில்நுட்பப் பரிமாற்றம் குறித்த அண்மைக் கருத்துகளில், கோட்பாட்டு கண்டுபிடிப்பைவிட நடைமுறைப் பயன்பாட்டின் முக்கியத்துவத்தை வலியுறுத்தினார்.

"நாம் எப்போதும் யானைக்கோபுரத்துக்குள் இருக்க முடியாது. உண்மையான தொழில்துறைச் சவால்களுக்குத் தீர்வளிப்பதே எங்கள் இலக்கு" என்று சென் கூறினார். ஆய்வகக் கண்டுபிடிப்புகளை நிஜச் சாலை நிலைகளைத் தாக்குப்பிடிக்கக்கூடிய இயக்கக் கட்டமைப்புக் கூறுகளாக மாற்ற, அவரது குழு ஏற்கெனவே வாகன உற்பத்தியாளர்களுடன் கூட்டாண்மைகளை ஏற்படுத்தியுள்ளது.

லித்தியம் உலோகப் பேட்டரிகளுடன் வரலாற்று ரீதியாகத் தொடர்புபடுத்தப்பட்ட பாதுகாப்பு மற்றும் செலவுக் கவலைகளுக்கும் இந்தத் தொழில்நுட்பம் தீர்வளிப்பதாக நான்காய் பல்கலைக்கழக வேதியியல் கல்லூரிப் பேராசிரியர் யான் சென்ஹுவா குறிப்பிட்டார். உள்நாட்டிலேயே உருவாக்கப்பட்ட கலப்பு மின்பகுளி, அடிப்படைப் பாதுகாப்பை மேம்படுத்துவதுடன் மின்னேற்றச் சுழற்சி ஆயுளையும் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. தற்போதைய லித்தியம் அயன் அமைப்புகளைவிட கோட்பாட்டில் மேம்பட்டதாக இருந்தபோதும், லித்தியம் உலோகப் பேட்டரிகளின் வணிகமயமாக்கலை இதுவரை கட்டுப்படுத்திய அதிக ஆபத்து என்ற பிம்பத்தையும் இது போக்கக்கூடும்.

உலகளாவிய பேட்டரி போட்டி

ஆற்றல் மாற்றத்தில் பொருளாதார வெற்றியாளர்களைத் தீர்மானிக்கக்கூடிய பேட்டரி தொழில்நுட்ப மேலாதிக்கத்துக்கான சர்வதேசப் போட்டி தீவிரமடைந்துள்ள நேரத்தில் இந்த முன்னேற்றம் வந்துள்ளது. உள்நாட்டு உற்பத்தித் திறனைப் பாதுகாக்கச் சில நாடுகள் ஒழுங்குமுறைத் தடைகள் மற்றும் வர்த்தகக் கட்டுப்பாடுகளில் கவனம் செலுத்தியுள்ள நிலையில், அரசு ஆதரவு ஆய்வகங்கள் மற்றும் பல்கலைக்கழக-தொழில்துறை நெருங்கிய கூட்டாண்மைகள் மூலம் அடிப்படை ஆய்விலும் விரைவான வணிகமயமாக்கலிலும் சீனா கவனம் செலுத்தியுள்ளது. நிலைபெற்ற வேதியியல் முறையிலிருந்து முற்றிலும் விலகிய ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் மின்பகுளி, தற்போதைய தலைமுறைத் தொழில்நுட்பங்களுடன் ஈடுகொடுக்கும் சிறு மேம்பாடுகளை மட்டும் செய்வதற்குப் பதிலாக, அவற்றைத் தாண்டிச் செல்லச் சீன உற்பத்தியாளர்களுக்கு வாய்ப்பளிக்கக்கூடும். அரசு ஆதரவு பெற்ற முக்கிய விண்வெளி ஆய்வு நிலையமான ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவனம் இதில் பங்கேற்பது, இந்தப் புதுமைகளைப் பெரிய அளவில் உருவாக்க அரசின் குறிப்பிடத்தக்க ஆதரவு இருப்பதைக் காட்டுகிறது.

மேம்பட்ட பொருள் அறிவியலில் கல்வி ஆய்வு வெளியீட்டுக்கும் பெருமளவு உற்பத்திக்கும் இடையிலான நீடித்த இடைவெளியை இந்தப் புதுமை எடுத்துக்காட்டுகிறது. பேட்டரி ஆய்வாளர்கள் பொதுவாக ஒப்புக்கொள்வதுபோல், நேச்சர் இதழில் ஆய்வுக் கட்டுரை வெளியாவதற்கும் தொழிற்சாலை உற்பத்தி வரிசைக்கும் இடையே பல ஆண்டுகாலப் பொறியியல் சவால்கள், உற்பத்தி அளவை அதிகரிப்பதில் உள்ள சிக்கல்கள், விநியோகச் சங்கிலி மேம்பாடு மற்றும் செலவைக் குறைத்தல் ஆகியவை உள்ளன. இருப்பினும், அரசு ஆதரவு பெற்ற விண்வெளி மற்றும் வாகனத் துறை அமைப்புகள் இதில் பங்கேற்பதால், முன்னோடி உற்பத்தி வரிசைகள் மற்றும் சோதனை வசதிகளை நிறுவுவது உள்ளிட்ட தடைகளைக் கடக்கப் பெருமளவு வளங்கள் செலுத்தப்படும் என்று தெரிகிறது. இது வெற்றியடைந்தால், குறிப்பாகக் கடுமையான குளிர்காலம் நிலவும் சந்தைகளில் மின்வாகனங்களுக்கான போட்டிச் சூழலை மாற்றக்கூடும். அங்கு தற்போதைய பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள் சிரமப்படுவதுடன், நுகர்வோர் மின்வாகனங்களை ஏற்க இயல்பான தயக்கமும் நிலவுகிறது.

மின்வாகனங்களுக்கு மாறுவது குறித்து யோசிக்கும் நுகர்வோருக்கு, 2027 அல்லது 2028 வரை காத்திருந்தால் சிறிய மேம்பாடுகளுக்குப் பதிலாக பயணத் தொலைவு மற்றும் நம்பகத்தன்மையில் உண்மையான மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும் அடுத்த தலைமுறை வாகனங்கள் கிடைக்கலாம் என்பதை இந்த முன்னேற்றம் உணர்த்துகிறது. 600 மைல் பயணத் தொலைவும் குளிர்காலத் தாக்குப்பிடிப்பும் இணைவது, பெரும்பான்மை வாங்குபவர்கள் மின்வாகனங்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதில் முன்வைக்கும் பொதுவான இரண்டு எதிர்ப்புகளுக்கும் தீர்வளிக்கிறது. சீனாவின் வாகனப் புதிய ஆற்றல் பேட்டரி தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் பொது மேலாளர் லு தியான்ஜுன், சீனத் தொழில்துறைச் சூழலில் உருவாகும் தொடர்புடைய மேம்பட்ட பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள் குறித்து கருத்துத் தெரிவிக்கையில், நுகர்வோருக்குக் கிடைக்கும் தற்போதைய தொழில்நுட்பங்களைவிட செயல்திறன் சுமார் 50 சதவீதம் மேம்பட்டுள்ளதாகக் குறிப்பிட்டார். இதனால் இந்தப் பேட்டரிகள் உள்நாட்டிலும் சர்வதேச அளவிலும் முன்னணி நிலையில் அமைகின்றன; நீண்டதூரப் பயணங்களில் மின்வாகனங்கள் உண்மையிலேயே உள் எரிப்பு இயந்திர வாகனங்களைவிடச் சிறந்தவையாக மாறவும் வாய்ப்புள்ளது.

சுருக்கமாக

• சீன ஆய்வாளர்கள் உருவாக்கிய ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன் அடிப்படையிலான மின்பகுளி, லித்தியம் உலோகப் பேட்டரிகள் ஒரு கிலோகிராமுக்கு 700 வாட்-மணிக்கும் அதிகமான ஆற்றல் அடர்த்தியை அடைய உதவுகிறது. இது வழக்கமான லித்தியம் அயன் மின்கலங்களைவிட இருமடங்குக்கும் அதிகம்.
• இந்தத் தொழில்நுட்பம் மைனஸ் 94 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட் வரையிலான வெப்பநிலையிலும் செயல்படுகிறது; மைனஸ் 58 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட்டில் ஒரு கிலோகிராமுக்கு சுமார் 400 வாட்-மணி ஆற்றலைத் தக்கவைக்கிறது.
• இந்தப் பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்தும் மின்வாகனங்கள் ஒருமுறை மின்னேற்றம் செய்தால் 620 மைலுக்கும் அதிகமான தொலைவு பயணிக்கக்கூடும். தற்போதைய சராசரி பயணத் தொலைவு 310 முதல் 370 மைல் ஆகும்.
• இந்தக் கண்டுபிடிப்பு பாரம்பரிய ஆக்சிஜன் ஒருங்கிணைப்பு வேதியியலுக்குப் பதிலாக ஃப்ளூரின் அடிப்படையிலான இணைப்பிகளைப் பயன்படுத்துகிறது. 1,3-டைஃப்ளூரோ-புரோப்பேன் முக்கியக் கரைப்பான் கூறாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• நான்காய் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் ஷாங்காய் விண்வெளி மின்சக்தி ஆதாரங்கள் நிறுவன ஆய்வுக் குழுக்கள் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளை 2026 பிப்ரவரி 25 அன்று நேச்சர் இதழில் வெளியிட்டன.
• அதிக வெப்பநிலையில் நிலைத்தன்மை இன்னும் ஒரு வரம்பாக உள்ளது. எல்லா காலநிலைகளிலும் உண்மையாகச் செயல்படும் திறனைப் பெறுவதற்கு முன்பு கூடுதல் ஆய்வு தேவை.
• பெருமளவு உற்பத்தி 2026ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதியில் தொடங்க இலக்கு வைக்கப்பட்டுள்ளது. மின்வாகனங்கள், விண்வெளி, ட்ரோன்கள், ரோபோட்டிக்ஸ் மற்றும் ஆழ்வெளி ஆய்வு உள்ளிட்ட துறைகளில் பயன்பாடுகள் உள்ளன.