Solid-state battery
સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી લિથિયમ-આયન અથવા લિથિયમ પોલિમર બેટરીમાં જોવા મળતા પ્રવાહી અથવા પોલિમર જેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને બદલે નક્કર ઇલેક્ટ્રોડ અને નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ કરે છે. જ્યારે નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની શોધ સૌપ્રથમ 19મી સદીમાં થઈ હતી, ત્યારે કેટલીક ખામીઓએ તેનો વ્યાપક ઉપયોગ અટકાવ્યો હતો. 20મી સદીના અંતમાં અને 21મી સદીની શરૂઆતમાં થયેલા વિકાસોએ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી ટેકનોલોજીમાં નવેસરથી રસ પેદા કર્યો, ખાસ કરીને 2010ના દાયકાથી શરૂ થતા ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના સંદર્ભમાં. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ સંભવિત રીતે પ્રવાહીની ઘણી સમસ્યાઓ હલ કરી શકે છે (એટલે કે. મુખ્ય પ્રવાહની) લિ-આયન બેટરીઓ, જેમ કે જ્વલનશીલતા, મર્યાદિત વોલ્ટેજ, અસ્થિર સોલિડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેઝ રચના, નબળી સાઇકલિંગ કામગીરી અને તાકાત. સોલિડ-સ્ટેટ બૅટરીઓમાં સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ તરીકે ઉપયોગ માટે પ્રસ્તાવિત સામગ્રીમાં સિરામિક્સ (દા. ત., ઓક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ, ફોસ્ફેટ) અને સોલિડ પોલિમરનો સમાવેશ થાય છે. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનો ઉપયોગ પેસમેકર, આર. એફ. આઈ. ડી. અને પહેરવાલાયક ઉપકરણોમાં જોવા મળે છે. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ વધુ ઊર્જાની ઘનતા સાથે સંભવિત રીતે વધુ સુરક્ષિત છે, પરંતુ તેની કિંમત ઘણી વધારે છે. વ્યાપક સ્વીકારના પડકારોમાં ઊર્જા અને વીજળીની ઘનતા, ટકાઉપણું, સામગ્રી ખર્ચ, સંવેદનશીલતા અને સ્થિરતાનો સમાવેશ થાય છે. ઇતિહાસ 1831 અને 1834 ની વચ્ચે, માઈકલ ફેરાડેએ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સિલ્વર સલ્ફાઇડ અને લીડ (II) ફ્લોરાઇડની શોધ કરી, જેણે ઘન-સ્થિતિ આયનોક્સનો પાયો નાખ્યો. 1950 ના દાયકાના અંત સુધીમાં, કેટલીક સિલ્વર-કંડક્ટિંગ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સિસ્ટમોએ નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો ઉપયોગ કર્યો હતો, પરંતુ આવી સિસ્ટમોમાં અનિચ્છનીય ગુણો હતા, જેમાં ઓછી ઊર્જાની ઘનતા અને સેલ વોલ્ટેજ અને ઉચ્ચ આંતરિક પ્રતિકારનો સમાવેશ થાય છે. 1967માં, આયનોના વ્યાપક વર્ગ (Li +, Na +, K +, Ag +, અને Rb +) માટે ઝડપી આયનીય વહન β-એલ્યુમિનાની શોધે ઊર્જાની ઘનતા સાથે નવા ઘન-અવસ્થા વિદ્યુતરાસાયણિક ઉપકરણો માટે ઉત્તેજના અને વિકાસની શરૂઆત કરી. સૌથી તાત્કાલિક, પીગળેલા સોડિયમ/β-એલ્યુમિના/સલ્ફર કોષો યુ. એસ. માં ફોર્ડ મોટર કંપની અને જાપાનમાં એનજીકે ખાતે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટેનો આ ઉત્સાહ બંને ઓર્ગેનિક્સમાં નવી પ્રણાલીઓની શોધમાં પ્રગટ થયો, એટલે કે. પોલી (ઇથિલિન) ઓક્સાઇડ (PEO), અને નાસિકોન જેવા અકાર્બનિક પદાર્થો. જો કે, આમાંની ઘણી પ્રણાલીઓને સામાન્ય રીતે ઊંચા તાપમાને કામગીરીની જરૂર હતી, અને/અથવા ઉત્પાદન કરવા માટે ખર્ચાળ હતી, જે માત્ર મર્યાદિત વ્યાપારી જમાવટને સક્ષમ કરે છે. ઓક રિજ નેશનલ લેબોરેટરી દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો નવો વર્ગ, લિથિયમ-ફોસ્ફરસ ઓક્સિનાઇટ્રાઇડ (લિપોએન), 1990ના દાયકામાં ઉભરી આવ્યો હતો. જ્યારે લિપોએનનો ઉપયોગ પાતળા-પટલની લિથિયમ-આયન બેટરીઓ બનાવવા માટે સફળતાપૂર્વક કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે પાતળા-પટલના ઇલેક્ટ્રોલાઇટના જમા સાથે સંકળાયેલ ખર્ચને કારણે, પાતળા-પટલના બંધારણનો ઉપયોગ કરીને એક્સેસ કરી શકાય તેવી નાની ક્ષમતાઓને કારણે આવી એપ્લિકેશનો મર્યાદિત હતી. 2011 માં, કામાયા એટ અલનું સીમાચિહ્નરૂપ કાર્ય. પ્રથમ સોલિડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, Li10GeP2S12 (એલ. જી. પી. એસ.) નું પ્રદર્શન કર્યું, જે ઓરડાના તાપમાને પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સમકક્ષો કરતાં વધુ જથ્થાબંધ આયનીય વાહકતા પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ છે. આ સાથે, જથ્થાબંધ ઘન-આયન વાહક આખરે લિ-આયન સમકક્ષો સાથે તકનીકી રીતે સ્પર્ધા કરી શકે છે, જે ઘન-સ્થિતિ સંશોધનના આધુનિક યુગ તરફ દોરી જાય છે. 2010 થી વ્યાપારી સંશોધન અને વિકાસ નવી સહસ્ત્રાબ્દીમાં તકનીકીની પ્રગતિ સાથે, ઓટોમોટિવ અને પરિવહન ઉદ્યોગોમાં સંશોધકો અને કંપનીઓએ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી તકનીકોમાં પુનર્જીવિત રસનો અનુભવ કર્યો. 2011 માં, બોલોરએ તેમની બ્લુ કાર મોડેલ કારનો કાફલો શરૂ કર્યો, પ્રથમ કાર શેરિંગ સર્વિસ ઓટોલિબના સહયોગથી, અને બાદમાં છૂટક ગ્રાહકો માટે રજૂ કર્યો. આ કાર એપ્લિકેશનમાં કંપનીના વિદ્યુત સંચાલિત કોષોની વિવિધતાને પ્રદર્શિત કરવા માટે હતી, અને તેમાં પોલિમરીક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે 30 કેડબલ્યુએચની લિથિયમ મેટલ પોલિમર (એલએમપી) બેટરી દર્શાવવામાં આવી હતી, જે સહ-પોલિમર (પોલિઓક્સિથિલિન) માં લિથિયમ મીઠાને ઓગાળીને બનાવવામાં આવી હતી. 2012 માં, ટોયોટાએ ટૂંક સમયમાં અનુસર્યું અને ઇ. વી. બજારમાં સ્પર્ધાત્મક રહેવા માટે ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં કાર્યક્રમો માટે સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓમાં પ્રાયોગિક સંશોધન કરવાનું શરૂ કર્યું. તે જ સમયે, ફોક્સવેગને તકનીકીમાં વિશેષતા ધરાવતી નાની તકનીકી કંપનીઓ સાથે ભાગીદારી કરવાનું શરૂ કર્યું. ત્યારબાદ શ્રેણીબદ્ધ ટેકનોલોજીકલ પ્રગતિઓ થઈ. 2013 માં, કોલોરાડો બોલ્ડર યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ આયર્ન-સલ્ફર રસાયણશાસ્ત્ર પર આધારિત નક્કર સંયુક્ત કેથોડ સાથે સોલિડ-સ્ટેટ લિથિયમ બેટરીના વિકાસની જાહેરાત કરી હતી, જેણે પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા એસએસબીની તુલનામાં ઉચ્ચ ઊર્જા ક્ષમતાનું વચન આપ્યું હતું. 2017માં, લિ-આયન બેટરીઓના સહ-શોધક જ્હોન ગુડએનફે ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને લિથિયમ, સોડિયમ અથવા પોટેશિયમ ધરાવતા આલ્કલી-મેટલ એનોડનો ઉપયોગ કરીને સોલિડ-સ્ટેટ ગ્લાસ બેટરીનું અનાવરણ કર્યું હતું. તે જ વર્ષે પાછળથી, ટોયોટાએ પેનાસોનિક સાથે તેની દાયકાઓ લાંબી ભાગીદારીને વધુ ગાઢ બનાવવાની જાહેરાત કરી, જેમાં સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ પર સહયોગનો સમાવેશ થાય છે. તેના પ્રારંભિક સઘન સંશોધન અને અન્ય ઉદ્યોગ અગ્રણીઓ સાથે સંકલિત સહયોગને કારણે, ટોયોટા સૌથી વધુ એસએસબી-સંબંધિત પેટન્ટ ધરાવે છે. જો કે, અન્ય કાર ઉત્પાદકો સ્વતંત્ર રીતે સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી તકનીકો વિકસાવી રહ્યા છે જે ઝડપથી વધતી જતી યાદીમાં જોડાયા જેમાં બીએમડબલ્યુ, હોન્ડા, હ્યુન્ડાઇ મોટર કંપની અને નિસાનનો સમાવેશ થાય છે. અન્ય ઓટોમોટિવ-સંબંધિત કંપનીઓ, જેમ કે સ્પાર્ક પ્લગ ઉત્પાદક એન. જી. કે., પરંપરાગત અશ્મિભૂત-ઇંધણ નમૂનાના કથિત અપ્રચલિતતાને ધ્યાનમાં રાખીને, સિરામિક-આધારિત સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓની વિકસતી માંગને પહોંચી વળવા માટે તેમની વ્યવસાયિક કુશળતા અને મોડેલોને ફરીથી ગોઠવી છે. મુખ્ય વિકાસ 2018 માં પ્રગટ થતો રહ્યો, જ્યારે સોલિડ પાવર, કોલોરાડો બોલ્ડર સંશોધન ટીમ યુનિવર્સિટીમાંથી બહાર નીકળી, સેમસંગ અને હ્યુન્ડાઇ પાસેથી એક નાની ઉત્પાદન લાઇન સ્થાપિત કરવા માટે $20 મિલિયનનું ભંડોળ મેળવ્યું જે તેની સંપૂર્ણ સોલિડ-સ્ટેટ, રિચાર્જ કરી શકાય તેવી લિથિયમ-મેટલ બેટરી પ્રોટોટાઇપની નકલો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેમાં દર વર્ષે અનુમાનિત 10 મેગાવોટ કલાકની ક્ષમતા છે. ક્વોન્ટમસ્કેપ, અન્ય સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી સ્ટાર્ટઅપ કે જે કોલેજિયેટ સંશોધન જૂથ (આ કિસ્સામાં, સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટી) માંથી બહાર આવ્યું હતું, તેણે તે જ વર્ષે ધ્યાન ખેંચ્યું હતું, જ્યારે ફોક્સવેગને ટીમના સંશોધનમાં $100 મિલિયનના રોકાણની જાહેરાત કરી હતી, જે રોકાણકાર બિલ ગેટ્સ સાથે જોડાઈને સૌથી મોટો હિસ્સેદાર બન્યો હતો. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે સંયુક્ત ઉત્પાદન પ્રોજેક્ટ સ્થાપિત કરવાના ધ્યેય સાથે, ફોક્સવેગને જૂન 2020માં ક્વોન્ટમસ્કેપને વધારાના $20 કરોડ અને 29 નવેમ્બર, 2020ના રોજ એનવાયએસઇ પર ક્વોન્ટમસ્કેપ આઇપીઓ કેનસિંગટન કેપિટલ એક્વિઝિશન સાથે વિલિનીકરણના ભાગરૂપે પ્રોજેક્ટ માટે વધારાની ઇક્વિટી મૂડી એકત્ર કરવા માટે આપ્યો હતો. ક્વોન્ટમસ્કેપે "2024ના ઉત્તરાર્ધમાં મોટા પાયે ઉત્પાદન શરૂ કરવાનું નિર્ધારિત કર્યું છે". ક્વિંગ ટાઓએ 2018 માં સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીની પ્રથમ ચીની ઉત્પાદન લાઇન પણ શરૂ કરી હતી, જેમાં "વિશેષ ઉપકરણો અને ઉચ્ચ-અંતના ડિજિટલ ઉત્પાદનો" માટે એસએસબી પૂરા પાડવાના પ્રારંભિક હેતુ સાથે; જો કે, કંપનીએ ઓટોમોટિવ જગ્યામાં સંભવિત વિસ્તરણ કરવાના ઉદ્દેશ સાથે ઘણા કાર ઉત્પાદકો સાથે વાત કરી છે. જુલાઈ 2021માં, મુરાટા મેન્યુફેક્ચરિંગએ જાહેરાત કરી હતી કે તે આગામી મહિનાઓમાં ઓલ-સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનું મોટા પાયે ઉત્પાદન શરૂ કરશે, જેનો ઉદ્દેશ તેમને ઇયરફોન અને અન્ય વેરેબલના ઉત્પાદકોને પુરવઠો પૂરો પાડવાનો છે. બેટરી ક્ષમતા 3.8V પર 25 એમએએચ સુધીની છે, જે તેને ઇયરબડ્સ જેવા નાના મોબાઇલ ઉપકરણો માટે યોગ્ય બનાવે છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે નહીં. ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા લિથિયમ-આયન કોષો સામાન્ય રીતે સમાન વોલ્ટેજ પર 2,000 થી 5,000 એમએએચ પ્રદાન કરે છેઃ સમકક્ષ શક્તિ પ્રદાન કરવા માટે ઇ. વી. ને ઓછામાં ઓછા 100 ગણા મુરાટા કોષોની જરૂર પડશે. ફોર્ડ મોટર કંપની અને બીએમડબલ્યુએ સ્ટાર્ટઅપ સોલિડ પાવરને $130 મિલિયનનું ભંડોળ પૂરું પાડ્યું હતું અને 2022 સુધીમાં કંપનીએ કુલ $540 મિલિયન એકત્ર કર્યા છે. સપ્ટેમ્બર 2021 માં, ટોયોટાએ ભાવ અને ઓછી વીજળીની જરૂરિયાતોને કારણે 2025 માં હાઇબ્રિડ મોડેલોથી શરૂ કરીને ભવિષ્યના કેટલાક કાર મોડેલોમાં સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનો ઉપયોગ કરવાની તેમની યોજનાની જાહેરાત કરી હતી. 2022ની શરૂઆતમાં, સ્વિસ ક્લીન બેટરી (એસ. સી. બી.) એ 2024 સુધીમાં ફ્રાઉનફેલ્ડમાં ટકાઉ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી માટે વિશ્વની પ્રથમ ફેક્ટરી ખોલવાની તેની યોજનાની જાહેરાત કરી હતી, જેનું પ્રારંભિક વાર્ષિક ઉત્પાદન 1.2 GWh હતું, જેને 7.6 GWh સુધી વધારવાની યોજના છે. જાન્યુઆરી 2022માં, પ્રોલોગિયમે ડેમ્લેર ગ્રૂપની પેટાકંપની મર્સિડીઝ-બેન્ઝ સાથે ટેકનિકલ સહકાર કરાર પર હસ્તાક્ષર કર્યા હતા. મર્સિડીઝ બેન્ઝ દ્વારા રોકાણ કરવામાં આવેલા નાણાંનો ઉપયોગ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી વિકાસ અને ઉત્પાદનની તૈયારીઓ માટે કરવામાં આવશે. જુલાઈ 2022માં, સ્વોલ્ટે 350-400 Wh/કિલોગ્રામની ઊર્જા ઘનતા સાથે 20 આહ ઇલેક્ટ્રિક બેટરીના ઉત્પાદનની જાહેરાત કરી હતી. ઓક્ટોબર 2023 માં, ટોયોટાએ 2028 થી શરૂ થતા તેમના ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનું ઉત્પાદન કરવા માટે ઇડેમિટ્સુ કોસન સાથે ભાગીદારીની જાહેરાત કરી હતી. જૂન 2023 માં, મેક્સેલ કોર્પોરેશને મોટી ક્ષમતાની ઓલ-સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનું મોટા પાયે ઉત્પાદન શરૂ કર્યું છે. આ મોટા પાયે ઉત્પાદિત બેટરી અત્યંત લાંબા જીવન અને ગરમી પ્રતિકાર ધરાવે છે. વધુમાં, 200 એમએમએએચ નળાકાર સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનું મોટા પાયે ઉત્પાદન જાન્યુઆરી 2024માં શરૂ થશે. કદ (વ્યાસ 23 મીમી/ઊંચાઈ 27 મીમી) સામગ્રી સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (SSE) ઉમેદવાર સામગ્રીમાં લિથિયમ ઓર્થોસિલિકેટ, ગ્લાસ, સલ્ફાઇડ્સ અને RbAg4I5 જેવા સિરામિક્સનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્યપ્રવાહના ઓક્સાઇડ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં Li1.5Al0.5Ge1.5 (PO4) 3 (એલએજીપી), Li1.4Al0.4Ti1.6 (PO4) 3 (એલએટીપી), પેરોવ્સ્કાઇટ-પ્રકાર Li3xLa2/3-xTiO3 (એલએલટીઓ), અને ધાતુ Li સાથે ગાર્નેટ-પ્રકાર Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (એલએલઝેડઓ) નો સમાવેશ થાય છે. ચાર એસ. એસ. ઈ. ની થર્મલ સ્થિરતા વિરુદ્ધ લી એલ. એ. જી. પી. <એલ. એ. ટી. પી. <એલ. એલ. ટી. ઓ. <એલ. એલ. ઝેડ. ઓ. ના ક્રમમાં હતી. ક્લોરાઇડ સુપરિયોનિક વાહકને અન્ય આશાસ્પદ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે. તેઓ આયનીય વાહક તેમજ વિકૃત સલ્ફાઇડ્સ છે, પરંતુ તે જ સમયે સલ્ફાઇડ્સની નબળી ઓક્સિડેશન સ્થિરતાથી પરેશાન નથી. તે સિવાય, તેમની કિંમત ઓક્સાઇડ અને સલ્ફાઇડ એસ. એસ. ઈ. કરતા ઓછી માનવામાં આવે છે. હાલની ક્લોરાઇડ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રણાલીઓને બે પ્રકારમાં વહેંચી શકાય છેઃ Li3MCl6 અને Li2M2/3Cl4. એમ તત્વોમાં વાય, ટીબી-લુ, એસસી અને ઇનનો સમાવેશ થાય છે. કેથોડ લિથિયમ આધારિત છે. પ્રકારોમાં LiKOO2, LiNi1/3Ko1/3Mn1/3O2, LiMn2O4 અને LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 નો સમાવેશ થાય છે. એનોડ્સ વધુ બદલાય છે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટના પ્રકારથી પ્રભાવિત થાય છે. ઉદાહરણોમાં In, Si, GExSi1 − x, SnO-B2O3, SnS-P2S5, Li2FeS2, FeS, NiP2 અને Li2SiS3 નો સમાવેશ થાય છે. એક આશાસ્પદ કેથોડ સામગ્રી લી-એસ છે, જે (નક્કર લિથિયમ એનોડ/લી2એસ કોષના ભાગ રૂપે) 1670 એમએએચ જી-1ની સૈદ્ધાંતિક ચોક્કસ ક્ષમતા ધરાવે છે, જે લીકોઓ2ના અસરકારક મૂલ્ય કરતાં દસ ગણી મોટી છે. સલ્ફર પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ કાર્યક્રમોમાં અયોગ્ય કેથોડ બનાવે છે કારણ કે તે મોટાભાગના પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં દ્રાવ્ય હોય છે, જેનાથી બેટરીનું આયુષ્ય નાટ્યાત્મક રીતે ઘટી જાય છે. સલ્ફરનો અભ્યાસ ઘન-અવસ્થાના ઉપયોગોમાં કરવામાં આવે છે. તાજેતરમાં, એક સિરામિક કાપડ વિકસાવવામાં આવ્યું હતું જેણે લિ-એસ સોલિડ-સ્ટેટ બૅટરીમાં વચન દર્શાવ્યું હતું. આ કાપડ સલ્ફર લોડિંગનું સંચાલન કરતી વખતે આયન ટ્રાન્સમિશનને સરળ બનાવ્યું હતું, જો કે તે અંદાજિત ઊર્જા ઘનતા સુધી પહોંચ્યું ન હતું. "500-માઇક્રોન-જાડા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આધાર અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિસ્તારના 63 ટકા ઉપયોગ સાથે" પરિણામ "71 ડબલ્યુએચ/કિગ્રા" હતું. જ્યારે અંદાજિત ઊર્જાની ઘનતા 500 Wh/કિલોગ્રામ હતી. લી-ઓ2માં ઉચ્ચ સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા પણ હોય છે. આ ઉપકરણોની મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે એનોડને આજુબાજુના વાતાવરણમાંથી સીલ કરવો આવશ્યક છે, જ્યારે કેથોડ તેની સાથે સંપર્કમાં હોવો આવશ્યક છે. લી/લીફેપો 4 બૅટરી ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે સોલિડ-સ્ટેટ એપ્લિકેશન તરીકે વચન દર્શાવે છે. 2010ના એક અભ્યાસમાં આ સામગ્રીને ઇ. વી. માટે રિચાર્જ કરી શકાય તેવી બેટરીઓના સલામત વિકલ્પ તરીકે રજૂ કરવામાં આવી હતી જે "યુએસએબીસી-ડીઓઇ લક્ષ્યોને વટાવી જાય છે". શુદ્ધ સિલિકોન ધરાવતા કોષને ડેરેન એચ. એસ. ટેન એટ અલ દ્વારા એસેમ્બલ કરવામાં આવ્યો હતો. માઇક્રોસી એનોડ (99.9 ડબલ્યુટી% ની શુદ્ધતા), સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (એસ. એસ. ઈ.) અને લિથિયમ-નિકલ-કોબાલ્ટ-મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડ (એન. સી. એમ. 811) કેથોડનો ઉપયોગ કરીને. આ પ્રકારની સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીએ 5 mA cm−2 સુધીની ઉચ્ચ પ્રવાહ ઘનતા, કાર્યરત તાપમાનની વિશાળ શ્રેણી (-20 °C અને 80 °C), અને 11 mAH cm−2 (2890 mAH/g) સુધીની ક્ષેત્રીય ક્ષમતા (એનોડ માટે) દર્શાવી હતી. તે જ સમયે, 5 mA cm−2 હેઠળ 500 ચક્ર પછી, બેટરીઓ હજુ પણ 80 ટકા ક્ષમતા જાળવી રાખે છે, જે અત્યાર સુધીમાં નોંધાયેલી તમામ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનું શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન છે. ક્લોરાઇડ નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પણ પરંપરાગત ઓક્સાઇડ નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પર વચન દર્શાવે છે કારણ કે ક્લોરાઇડ નક્કર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સૈદ્ધાંતિક રીતે ઉચ્ચ આયનીય વાહકતા અને વધુ સારી રચનાક્ષમતા ધરાવે છે. વધુમાં ક્લોરાઇડ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટની અપવાદરૂપે ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન સ્થિરતા અને ઉચ્ચ નમ્યતા તેની કામગીરીમાં વધારો કરે છે. ખાસ કરીને ઝોઉ એટ ટેલ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું લિથિયમ મિશ્ર-ધાતુ ક્લોરાઇડ કુટુંબ, રચનાની વિશાળ શ્રેણીમાં ઉચ્ચ આયનીય વાહકતા (2 એમ. એસ. સે. મી. −1) દર્શાવે છે. આ ક્લોરાઇડ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટને કોટેડ કેથોડ સક્રિય સામગ્રી અને તેની ઓછી ઇલેક્ટ્રોનિક વાહકતાને બદલે બેર કેથોડ સક્રિય સામગ્રી સાથે સંયોજનમાં ઉપયોગમાં લેવા માટે સક્ષમ હોવાને કારણે છે. ઓછી, પરંતુ હજુ પણ પ્રભાવશાળી, આયનીય વાહકતા સાથે વૈકલ્પિક સસ્તી ક્લોરાઇડ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ રચનાઓ Li2ZrCl6 ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે મળી શકે છે. આ ચોક્કસ ક્લોરાઇડ ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઓરડાના ઊંચા તાપમાને આયનીય વાહકતા (0.81 એમ. એસ. સે. મી. −1), વિકૃતિ જાળવી રાખે છે અને ઉચ્ચ ભેજ સહનશીલતા ધરાવે છે. સોલિડ-સ્ટેટ બૅટરીનો ઉપયોગ પેસમેકર, આર. એફ. આઈ. ડી., પહેરવાલાયક ઉપકરણો અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં સંભવિત રીતે ઉપયોગી છે. ઇલેક્ટ્રિક વાહનો હાઇબ્રિડ અને પ્લગ-ઇન ઇલેક્ટ્રિક કાર લિ-આયન, નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ (NiMH), લીડ-એસિડ અને ઇલેક્ટ્રિક ડબલ-લેયર કેપેસિટર (અથવા અલ્ટ્રાકેપેસિટર) સહિત વિવિધ બેટરી તકનીકોનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં લિ-આયન બજારમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે. હોન્ડાએ 2022માં જણાવ્યું હતું કે તેણે 2024ની શરૂઆતમાં ઓલ-સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીના ઉત્પાદન માટે પ્રદર્શન લાઇનનું સંચાલન શરૂ કરવાની યોજના બનાવી છે, અને નિસાને જાહેરાત કરી હતી કે, નાણાકીય વર્ષ 2028 સુધીમાં, તે ઓલ-સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ સાથે ઇલેક્ટ્રિક વાહન શરૂ કરવાનું લક્ષ્ય ધરાવે છે જે ઇન-હાઉસ વિકસાવવામાં આવશે. જૂન 2023 માં, ટોયોટાએ બૅટરી ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટેની તેમની વ્યૂહરચનાને અપડેટ કરી, જાહેરાત કરી કે તેઓ ઓછામાં ઓછા 2027 સુધી વ્યાપારી સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીનો ઉપયોગ કરશે નહીં. પહેરવાલાયક વસ્તુઓ ઉચ્ચ ઊર્જાની ઘનતા અને કઠોર વાતાવરણમાં પણ ઉચ્ચ પ્રદર્શન રાખવાની લાક્ષણિકતાઓ નવા પહેરવાલાયક ઉપકરણોની અનુભૂતિમાં અપેક્ષિત છે જે પહેલા કરતા નાના અને વધુ વિશ્વસનીય છે. અવકાશમાં ઉપકરણો માર્ચ 2021 માં, ઔદ્યોગિક ઉત્પાદક હિટાચી ઝોસેન કોર્પોરેશને સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીની જાહેરાત કરી હતી, જેનો તેમણે દાવો કર્યો હતો કે તે ઉદ્યોગમાં સૌથી વધુ ક્ષમતા ધરાવતી બેટરી છે અને તેની ઓપરેટિંગ તાપમાનની વિશાળ શ્રેણી છે, જે સંભવિત રીતે જગ્યા જેવા કઠોર વાતાવરણ માટે યોગ્ય છે. ફેબ્રુઆરી 2022માં એક પરીક્ષણ મિશન શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું, અને ઓગસ્ટમાં, જાપાન એરોસ્પેસ એક્સપ્લોરેશન એજન્સી (જેએએક્સએ) એ જાહેરાત કરી હતી કે સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ અવકાશમાં યોગ્ય રીતે કાર્યરત છે, જે ઇન્ટરનેશનલ સ્પેસ સ્ટેશન (આઇએસએસ) પર જાપાનીઝ એક્સપેરિમેન્ટ મોડ્યુલ કિબોમાં કેમેરા ઉપકરણોને શક્તિ આપે છે. ડ્રોનનું વજન હળવું અને પરંપરાગત લિથિયમ-આયન બેટરી કરતાં વધુ શક્તિશાળી હોવાથી તે વાજબી છે કે ડ્રોનને સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીથી ફાયદો થશે. ડ્રોન ઉત્પાદક અને ડિઝાઈનર વાયુ એરોસ્પેસે તેમના G1 લાંબા ઉડાન ડ્રોનમાં તેમને સામેલ કર્યા પછી ઉડાનના સમયમાં વધારો થયો હોવાનું નોંધ્યું હતું. પોર્ટેબલ સોલર જનરેટર 2023 માં, યોશિનો સોલિડ સ્ટેટ પોર્ટેબલ સોલર જનરેટરનું પ્રથમ ઉત્પાદક બન્યું, જે બિન-સોલિડ સ્ટેટ લિથિયમ (એનએમસી, એલએફપી) જનરેટરની 2.5 ગણી વધુ ઊર્જા ઘનતા, ડબલ રેટેડ અને સર્જ એસી આઉટપુટ વોટેજનું ઉત્પાદન કરે છે. પડકારો કિંમત પાતળી-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ બનાવવા અને તેનો ઉપયોગ કરવા માટે ખર્ચાળ છે જેને માપવા માટે મુશ્કેલ માનવામાં આવે છે, જેમાં ખર્ચાળ વેક્યૂમ ડિપોઝિશન સાધનોની જરૂર પડે છે. પરિણામે, ગ્રાહક-આધારિત એપ્લિકેશનોમાં પાતળા-પટલવાળી સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓની કિંમત નિષેધાત્મક બની જાય છે. 2012 માં એવો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો હતો કે, તે સમયની વર્તમાન તકનીકના આધારે, 20 આહ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી સેલની કિંમત 100,000 યુએસ ડોલર હશે, અને ઉચ્ચ શ્રેણીની ઇલેક્ટ્રિક કારને આવા 800 થી 1,000 સેલની જરૂર પડશે. તેવી જ રીતે, સ્માર્ટફોન જેવા અન્ય ક્ષેત્રોમાં થિન-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓને અપનાવવામાં ખર્ચ અવરોધ ઊભો કરે છે. તાપમાન અને દબાણની સંવેદનશીલતા નીચા તાપમાનની કામગીરી પડકારજનક હોઈ શકે છે. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ ઐતિહાસિક રીતે નબળી કામગીરી ધરાવે છે. સિરામિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સાથેની સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓને ઇલેક્ટ્રોડ સાથે સંપર્ક જાળવવા માટે ઉચ્ચ દબાણની જરૂર પડે છે. સિરામિક વિભાજક સાથેની સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ યાંત્રિક તાણથી તૂટી શકે છે. નવેમ્બર 2022માં, ક્યોટો યુનિવર્સિટી, ટોટોરી યુનિવર્સિટી અને સુમિતોમો કેમિકલના જાપાનીઝ સંશોધન જૂથે જાહેરાત કરી હતી કે તેઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ માટે કોપોલિમરાઇઝ્ડ નવી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને 230Wh/કિલોગ્રામ ક્ષમતા સાથે દબાણ લાગુ કર્યા વિના સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓને સ્થિર રીતે ચલાવવામાં સફળ રહ્યા છે. જૂન 2023 માં, ઓસાકા મેટ્રોપોલિટન યુનિવર્સિટી ખાતે ગ્રેજ્યુએટ સ્કૂલ ઓફ એન્જિનિયરિંગના જાપાનીઝ સંશોધન જૂથે જાહેરાત કરી હતી કે તેઓ ઓરડાના તાપમાને (α-) ના ઉચ્ચ તાપમાનના તબક્કાને સ્થિર કરવામાં સફળ થયા છે. તે કાચને સ્ફટિકીકરણ કરવા માટે ઝડપી ગરમી દ્વારા હતું. કેથોડ અને સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વચ્ચેનો ઉચ્ચ ઇન્ટરફેસિયલ પ્રતિકાર ઓલ-સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ માટે લાંબા સમયથી સમસ્યા છે. ઇન્ટરફેસિયલ અસ્થિરતા સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓમાં ઇલેક્ટ્રોડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઇન્ટરફેસિયલ અસ્થિરતા હંમેશા ગંભીર સમસ્યા રહી છે. ઇલેક્ટ્રોડ સાથે સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સંપર્કો પછી, ઇન્ટરફેસ પર રાસાયણિક અને/અથવા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ બાજુની પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય ઇન્ટરફેસ ઉત્પન્ન કરે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ-SSE ઇન્ટરફેસમાં Li + ના પ્રસારને અવરોધે છે. હાઇ-વોલ્ટેજ સાઇકલિંગ પર, કેટલાક SSE ઓક્સિડેટીવ ડિગ્રેડેશનમાંથી પસાર થઈ શકે છે. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓમાં ડેન્ડ્રાઇટ્સ સોલિડ લિથિયમ (Li) મેટલ એનોડ્સ ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા, સલામતી અને ઝડપી રિચાર્જ સમય માટે લિથિયમ-આયન બેટરીમાં રિપ્લેસમેન્ટ કેન્ડિડેટ્સ છે. આવા એનોડ્સ લિ ડેંડ્રાઇટ્સની રચના અને વૃદ્ધિથી પીડાય છે, બિન-સમાન ધાતુની વૃદ્ધિ જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં પ્રવેશ કરે છે તે વિદ્યુત શોર્ટ સર્કિટ તરફ દોરી જાય છે. આ શોર્ટિંગ ઉર્જા સ્રાવ, ઓવરહિટિંગ અને કેટલીકવાર થર્મલ ભાગેડુને કારણે આગ અથવા વિસ્ફોટ તરફ દોરી જાય છે. લી ડેંડ્રાઇટ્સ કૂલોમ્બિક કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરે છે. ડેંડ્રાઇટ વૃદ્ધિની ચોક્કસ પદ્ધતિઓ સંશોધનનો વિષય છે. ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં ધાતુના ડેંડ્રાઇટ વૃદ્ધિનો અભ્યાસ ઊંચા તાપમાને પીગળેલા સોડિયમ/સોડિયમ-β-એલ્યુમિના/સલ્ફર કોષોના સંશોધન સાથે શરૂ થયો હતો. આ પ્રણાલીઓમાં, સોડિયમ/સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ પર પ્લેટિંગ-પ્રેરિત દબાણની હાજરીને કારણે કેટલીકવાર માઇક્રો-ક્રેક એક્સ્ટેંશનના પરિણામે ડેંડ્રાઇટ્સ વધે છે. જો કે, ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટના રાસાયણિક અધઃપતનને કારણે પણ ડેંડ્રાઇટ વૃદ્ધિ થઈ શકે છે. લી ધાતુ માટે સ્થિર લી-આયન ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં, ડેંડ્રાઇટ્સ મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોડ/ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ પર દબાણના નિર્માણને કારણે પ્રસરે છે, જે ક્રેક વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે. દરમિયાન, ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે કે જે તેમની સંબંધિત ધાતુ સામે રાસાયણિક રીતે અસ્થિર હોય છે, ઇન્ટરફેઝ વૃદ્ધિ અને આખરે તિરાડ ઘણીવાર ડેંડ્રાઇટ્સની રચનાને અટકાવે છે. સોલિડ-સ્ટેટ લિ-આયન કોષોમાં ડેન્ડ્રાઇટ વૃદ્ધિને ઊંચા તાપમાને કોષોને સંચાલિત કરીને, અથવા સખત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને અસ્થિભંગ કરવા માટે શેષ તાણનો ઉપયોગ કરીને ઘટાડી શકાય છે, જેનાથી ડેન્ડ્રાઇટ્સ વિચલિત થાય છે અને ડેન્ડ્રાઇટ પ્રેરિત શોર્ટ-સર્કિટિંગમાં વિલંબ થાય છે. સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને લિથિયમ મેટલ એનોડ વચ્ચેના એલ્યુમિનિયમ ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોનિક રેક્ટિફાઇંગ ઇન્ટરફેઝ પણ ડેંડ્રાઇટ વૃદ્ધિને રોકવામાં અસરકારક હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. યાંત્રિક નિષ્ફળતા સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓમાં સામાન્ય નિષ્ફળતા પદ્ધતિ એ યજમાન માળખાઓમાંથી લી-આયનોના ઉમેરા અને દૂર કરવાને કારણે ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન એનોડ અને કેથોડમાં વોલ્યુમ ફેરફારો દ્વારા યાંત્રિક નિષ્ફળતા છે. કેથોડ કેથોડ્સમાં સામાન્ય રીતે આયન વહનમાં મદદ કરવા માટે SSE કણો સાથે મિશ્રિત સક્રિય કેથોડ કણો હોય છે. જેમ જેમ બૅટરી ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ થાય છે, તેમ તેમ કેથોડ કણો સામાન્ય રીતે થોડા ટકાના ક્રમમાં કદમાં બદલાય છે. આ કદમાં ફેરફાર આંતરકણ શૂન્યાવકાશની રચના તરફ દોરી જાય છે જે કેથોડ અને SSE કણો વચ્ચેના સંપર્કને વધુ ખરાબ કરે છે, પરિણામે આયન પરિવહનમાં પ્રતિબંધને કારણે ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. આ સમસ્યાનો એક સૂચિત ઉકેલ કેથોડ કણોમાં કદમાં ફેરફારની અનિસોટ્રોપીનો લાભ લેવાનો છે. જેમ કે ઘણા કેથોડ પદાર્થો માત્ર ચોક્કસ સ્ફટિકીય દિશાઓ સાથે કદમાં ફેરફાર અનુભવે છે, જો ગૌણ કેથોડ કણો સ્ફટિકીય દિશા સાથે ઉગાડવામાં આવે છે જે ચાર્જ/સ્રાવ સાથે મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તરતું નથી, તો પછી કણોના કદમાં ફેરફાર ઘટાડી શકાય છે. અન્ય સૂચિત ઉકેલ એ છે કે વિવિધ કેથોડ સામગ્રીઓનું મિશ્રણ કરવું કે જે યોગ્ય ગુણોત્તરમાં વિપરીત વિસ્તરણ વલણો ધરાવે છે જેમ કે કેથોડનો ચોખ્ખો વોલ્યુમ ફેરફાર શૂન્ય હોય છે. દાખલા તરીકે, લીકોઓ2 (એલસીઓ) અને LiNi0.9Mn0.05Co0.05O2 (એનએમસી) લી-આયન બેટરીઓ માટે બે જાણીતી કેથોડ સામગ્રી છે. જ્યારે ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે એલ. સી. ઓ. વોલ્યુમ વિસ્તરણમાંથી પસાર થતું હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે જ્યારે જ્યારે ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે એન. એમ. સી. વોલ્યુમ સંકોચનમાંથી પસાર થતું હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આમ, સાચા ગુણોત્તર પર એલ. સી. ઓ. અને એન. એમ. સી. ના સંયુક્ત કેથોડમાં સ્રાવ હેઠળ ઓછામાં ઓછો વોલ્યુમ ફેરફાર થઈ શકે છે કારણ કે એન. એમ. સી. ના સંકોચનની ભરપાઈ એલ. સી. ઓ. ના વિસ્તરણ દ્વારા થાય છે. આદર્શ રીતે સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી તેની ઉચ્ચ ઊર્જા ક્ષમતાને કારણે શુદ્ધ લિથિયમ મેટલ એનોડનો ઉપયોગ કરશે. જો કે, લિથિયમ ચાર્જ દરમિયાન લગભગ 5 માઇક્રોન પ્રતિ 1 એમએએચ/સે. મી. 2 પ્લેટેડ લી. ના જથ્થામાં મોટો વધારો કરે છે. છિદ્રાળુ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે, આ વિસ્તરણ દબાણમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છિદ્રો અને કોષના ટૂંકા ભાગમાંથી લી ધાતુના પ્રવાહ તરફ દોરી શકે છે. લિથિયમ ધાતુ પ્રમાણમાં 453Kનું ઓછું ગલનબિંદુ ધરાવે છે અને 50 kJ/molના સ્વ-પ્રસાર માટે ઓછી સક્રિયકરણ ઊર્જા ધરાવે છે, જે ઓરડાના તાપમાને નોંધપાત્ર રીતે સળવળવાની તેની ઉચ્ચ વૃત્તિ દર્શાવે છે. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે ઓરડાના તાપમાને લિથિયમ પાવર-લો ક્રીપમાંથી પસાર થાય છે જ્યાં તાપમાન ગલનબિંદુની તુલનામાં એટલું ઊંચું હોય છે કે ધાતુમાં અવ્યવસ્થા અવરોધોને ટાળવા માટે તેમના ગ્લાઇડ પ્લેનમાંથી બહાર નીકળી શકે છે. પાવર-લો ક્રીપ હેઠળ ક્રીપ સ્ટ્રેસ આના દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ જ્યાં ગેસ અચળાંક છે, તાપમાન છે, યુનિએક્સિયલ સ્ટ્રેન દર છે, ક્રીપ સ્ટ્રેસ છે, અને લિથિયમ મેટલ માટે,,. લિથિયમ ધાતુનો એનોડ તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે, 0.8 એમપીએના ઉપજ તાણના ક્રમમાં કોષના દબાણને પ્રમાણમાં નીચા મૂલ્યો સુધી ઘટાડવા માટે ખૂબ કાળજી લેવી આવશ્યક છે. લિથિયમ મેટલ એનોડ માટે સામાન્ય ઓપરેટિંગ સેલ દબાણ 1 થી 7 એમપીએ સુધી ગમે ત્યાં હોય છે. લિથિયમ ધાતુ પર દબાણ ઘટાડવા માટેની કેટલીક સંભવિત વ્યૂહરચનાઓ એ છે કે પસંદ કરેલા સ્પ્રિંગ કોન્સ્ટન્ટ અથવા સમગ્ર કોષના નિયંત્રિત દબાણના ઝરણા ધરાવતા કોષોનો ઉપયોગ કરવો. બીજી વ્યૂહરચના થોડી ઊર્જા ક્ષમતાનો ત્યાગ કરવાની અને લિથિયમ મેટલ એલોય એનોડનો ઉપયોગ કરવાની હોઈ શકે છે, જે સામાન્ય રીતે શુદ્ધ લિથિયમ મેટલ કરતાં વધુ ગલન તાપમાન ધરાવે છે, જેના પરિણામે સળવળવાનું વલણ ઓછું થાય છે. જ્યારે આ મિશ્રધાતુઓ લિથિયેટ કરવામાં આવે ત્યારે થોડુંક વિસ્તરે છે, ઘણીવાર લિથિયમ ધાતુ કરતાં વધુ પ્રમાણમાં, તેઓ સુધારેલા યાંત્રિક ગુણધર્મો પણ ધરાવે છે જે તેમને 50 એમપીએની આસપાસ દબાણ પર કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે. કોષનું આ ઊંચું દબાણ કેથોડમાં સંભવતઃ શૂન્ય રચનાને ઘટાડવાનો વધારાનો લાભ પણ ધરાવે છે. ફાયદા સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી ટેકનોલોજી ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા (2.5x) પૂરી પાડે છે. તેઓ ઓર્ગેનિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ જેવી વ્યાપારી બેટરીઓમાં જોવા મળતી ખતરનાક અથવા ઝેરી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવાનું ટાળી શકે છે. કારણ કે મોટાભાગના પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ જ્વલનશીલ હોય છે અને ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બિન-જ્વલનશીલ હોય છે, તેથી સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓમાં આગ લાગવાનું જોખમ ઓછું હોવાનું માનવામાં આવે છે. ઓછી સલામતી પ્રણાલીઓની જરૂર છે, જે મોડ્યુલ અથવા સેલ પેક સ્તરે ઊર્જાની ઘનતામાં વધુ વધારો કરે છે. તાજેતરના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે અંદરની ગરમીનું ઉત્પાદન થર્મલ રનવે હેઠળ પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથેની પરંપરાગત બેટરીનું માત્ર ~20-30% છે. સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી ટેકનોલોજી ઝડપી ચાર્જિંગ માટે પરવાનગી આપે છે તેવું માનવામાં આવે છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને લાંબા ચક્ર જીવન પણ શક્ય છે. પાતળી-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ પૃષ્ઠભૂમિ સૌથી જૂની પાતળી-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ 1986માં કેઇચી કાનેહોરી દ્વારા મળી આવી હતી, જે લી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પર આધારિત છે. જો કે, તે સમયે, મોટા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને શક્તિ આપવા માટે ટેકનોલોજી અપૂરતી હતી તેથી તે સંપૂર્ણ રીતે વિકસિત નહોતી થઈ. તાજેતરના વર્ષોમાં, આ ક્ષેત્રમાં ઘણું સંશોધન થયું છે. ગારબાયોએ દર્શાવ્યું હતું કે 2018 માં પાતળા-ફિલ્મ લિ-ગાર્નેટ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ માટે સ્ફટિકીય સ્થિતિઓ ઉપરાંત "પોલિઆમોર્ફિઝમ" અસ્તિત્વમાં છે, મોરાને દર્શાવ્યું હતું કે 2021 માં 1-20 માઇક્રોનની ઇચ્છિત કદ શ્રેણી સાથે પુષ્કળ સિરામિક ફિલ્મોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે. માળખું એનોડ સામગ્રીઃ તેના સંગ્રહ ગુણધર્મોને કારણે લીની તરફેણ કરવામાં આવે છે, અલ, સી અને એસએનના મિશ્રધાતુઓ પણ એનોડ તરીકે યોગ્ય છે. કેથોડ સામગ્રીઃ હળવા વજન, સારી ચક્રીય ક્ષમતા અને ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા હોવી જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે તેમાં લીકોઓ2, લીફેપો4, ટીઆઈએસ2, વી2ઓ5 અને લીમનઓ2નો સમાવેશ થાય છે. તૈયારીની તકનીકો કેટલીક પદ્ધતિઓ નીચે સૂચિબદ્ધ છે. ભૌતિક પદ્ધતિઓઃ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ (એમ. એસ.) એ પાતળા-પટલના ઉત્પાદન માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓમાંની એક છે, જે ભૌતિક વરાળ સંચય પર આધારિત છે. આયન-બીમ ડિપોઝિશન (IBD) એ પ્રથમ પદ્ધતિ જેવી જ છે, જો કે, પૂર્વગ્રહ લાગુ કરવામાં આવતો નથી અને આ પ્રક્રિયામાં લક્ષ્ય અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે પ્લાઝ્મા થતું નથી. પલ્સ્ડ લેસર ડિપોઝિશન (પી. એલ. ડી.), આ પદ્ધતિમાં ઉપયોગમાં લેવાતા લેસરમાં લગભગ 108 ડબલ્યુ સે. મી.-2 સુધીની ઉચ્ચ શક્તિ પલ્સ હોય છે. વેક્યૂમ બાષ્પીભવન (VE) એ આલ્ફા-સી પાતળી ફિલ્મો તૈયાર કરવાની એક પદ્ધતિ છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, સી બાષ્પીભવન કરે છે અને ધાતુના સબસ્ટ્રેટ પર જમા થાય છે. રાસાયણિક પદ્ધતિઓઃ ઇલેક્ટ્રોડિપોજિશન (ઇડી) એ સી ફિલ્મોના ઉત્પાદન માટે છે, જે અનુકૂળ અને આર્થિક રીતે વ્યવહારુ તકનીક છે. રાસાયણિક વરાળ જમા (સી. વી. ડી.) એક જમા કરવાની તકનીક છે જે ઉચ્ચ ગુણવત્તા અને શુદ્ધતા સાથે પાતળી ફિલ્મો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે. ગ્લો ડિસ્ચાર્જ પ્લાઝ્મા ડિપોઝિશન (જી. ડી. પી. ડી.) એક મિશ્ર ભૌતિક રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયામાં, ફિલ્મોમાં વધારાની હાઇડ્રોજન સામગ્રીને ઘટાડવા માટે સંશ્લેષણ તાપમાનમાં વધારો કરવામાં આવ્યો છે. લિથિયમ-ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન આધારિત પોલિમર પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા પાતળા એજી-ડોપ્ડ જર્મેનિયમ ચેલકોજેનાઇડ થિન-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સિસ્ટમ જેવી બિન-લી આધારિત પાતળી-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બૅટરીઓનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. બેરિયમ-ડોપ્ડ થિન-ફિલ્મ સિસ્ટમનો પણ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, જેની જાડાઈ ઓછામાં ઓછી 2 માઇક્રોન હોઈ શકે છે. વધુમાં, ની પાતળા પટલમાં પણ એક ઘટક હોઈ શકે છે. પાતળા-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બનાવવાની અન્ય પદ્ધતિઓ પણ છે, જે 1.electrostatic-spray જમા કરવાની તકનીક છે. ડી. એસ. એમ.-સોલફિલ પ્રક્રિયા અને 3. લિથિયમ-આધારિત પાતળા-ફિલ્મ સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીની કામગીરીમાં સુધારો કરવા માટે એમ. ઓ. ઓ. 3 નેનોબેલ્ટનો ઉપયોગ કરવો. ફાયદા અન્ય બેટરીઓની સરખામણીમાં, પાતળા આવરણવાળી બેટરીઓમાં ઉચ્ચ ગ્રેવિમેટ્રિક તેમજ વોલ્યુમેટ્રિક ઊર્જા ઘનતા બંને હોય છે. સંગ્રહિત ઊર્જાની બેટરી કામગીરીને માપવા માટે આ મહત્વપૂર્ણ સૂચકાંકો છે. ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા ઉપરાંત, પાતળા-પટલની ઘન-અવસ્થાવાળી બેટરીઓ લાંબા જીવનકાળ, ઉત્કૃષ્ટ લવચીકતા અને ઓછું વજન ધરાવે છે. આ ગુણધર્મો ઇલેક્ટ્રિક વાહનો, લશ્કરી સુવિધાઓ અને તબીબી ઉપકરણો જેવા વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય પાતળા-પટલવાળી સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી બનાવે છે. પડકારો તેની કામગીરી અને કાર્યક્ષમતા તેની ભૂમિતિના સ્વરૂપ દ્વારા મર્યાદિત છે. પાતળા-પટલની બેટરીમાંથી ખેંચાતો પ્રવાહ મોટાભાગે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ/કેથોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ/એનોડ ઇન્ટરફેસના ભૂમિતિ અને ઇન્ટરફેસ સંપર્કો પર આધાર રાખે છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઓછી જાડાઈ અને ઇલેક્ટ્રોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઇન્ટરફેસ પર ઇન્ટરફેસિયલ પ્રતિકાર પાતળા-પટલ પ્રણાલીઓના ઉત્પાદન અને એકીકરણને અસર કરે છે. ચાર્જિંગ-ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન, વોલ્યુમેટ્રિકમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર સામગ્રીને નુકસાન પહોંચાડે છે. સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ડાયવેલેન્ટ ફાસ્ટ આયન વાહક આયનિક વાહકતા આયનિક સ્ફટિક જ્હોન બી. ગુડએનફ બેટરી પ્રકારોની સૂચિ લિથિયમ-એર બેટરી લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ બેટરી વિભાજક (વીજળી) સુપરકેપેસિટર થિન-ફિલ્મ લિથિયમ-આયન બેટરી સંદર્ભો વધુ વાંચન બાહ્ય કડીઓ 2000s પરિચય