மடிக்கணினிகள், கைபேசிகள் முதல் மின்சாரக் கார்கள் வரை நமது அன்றாட வாழ்வில் உள்ள பல மின்னணு சாதனங்களுக்கு ஆற்றலளிக்க, மீண்டும் மின்னேற்றம் செய்யக்கூடிய லித்தியம் அயன் மின்கலங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இன்று சந்தையில் உள்ள லித்தியம் அயன் மின்கலங்கள், பொதுவாக மின்கலத்தின் மையத்தில் உள்ள மின்பகுளி எனப்படும் ஒரு திரவக் கரைசலைச் சார்ந்திருக்கின்றன.

மின்கலம் ஒரு சாதனத்திற்கு ஆற்றலளிக்கும்போது, ​​லித்தியம் அயனிகள் எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற முனையான ஆனோடிலிருந்து, திரவ மின்பகுளி வழியாக, நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற முனையான கேத்தோடுக்கு நகர்கின்றன. மின்கலம் மீண்டும் மின்னேற்றப்படும்போது, ​​அயனிகள் எதிர் திசையில், கேத்தோடிலிருந்து மின்பகுளி வழியாக, ஆனோடுக்கு பாய்கின்றன.

திரவ மின்பகுளிகளைச் சார்ந்திருக்கும் லித்தியம் அயன் மின்கலங்களில் ஒரு பெரிய பாதுகாப்புப் பிரச்சினை உள்ளது: அவை அதிகப்படியாக மின்னேற்றம் செய்யப்படும்போது அல்லது குறுக்குச் சுற்று ஏற்படும்போது தீப்பிடிக்கக்கூடும். திரவ மின்பகுளிகளுக்கு ஒரு பாதுகாப்பான மாற்று வழி என்னவென்றால், நேர்மின்வாக்கும் எதிர்மின்வாக்கும் இடையில் லித்தியம் அயன்களைக் கொண்டு செல்ல ஒரு திட மின்பகுளியைப் பயன்படுத்தும் மின்கலத்தை உருவாக்குவதாகும்.

இருப்பினும், முந்தைய ஆய்வுகள், மின்கலம் மின்னேற்றம் செய்யப்படும்போது, ​​திட மின்பகுளியானது நேர்மின்வாயில் டென்ட்ரைட்டுகள் எனப்படும் சிறிய உலோக வளர்ச்சிகளை உருவாக்குவதாகக் கண்டறிந்துள்ளன. இந்த டென்ட்ரைட்டுகள் குறைந்த மின்னோட்டங்களிலேயே மின்கலங்களைக் குறுக்குச் சுற்றுக்கு உள்ளாக்கி, அவற்றைப் பயன்படுத்த முடியாததாக ஆக்குகின்றன.

மின்பகுளிக்கும் ஆனோடுக்கும் இடையேயான எல்லையில், மின்பகுளியில் உள்ள சிறிய குறைபாடுகளில் டென்ட்ரைட் வளர்ச்சி தொடங்குகிறது. இந்திய விஞ்ஞானிகள் சமீபத்தில் டென்ட்ரைட் வளர்ச்சியை மெதுவாக்குவதற்கான ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர். மின்பகுளிக்கும் ஆனோடுக்கும் இடையில் ஒரு மெல்லிய உலோக அடுக்கைச் சேர்ப்பதன் மூலம், டென்ட்ரைட்டுகள் ஆனோடுக்குள் வளர்வதை அவர்களால் தடுக்க முடிகிறது.

இந்த மெல்லிய உலோக அடுக்கை உருவாக்குவதற்கான சாத்தியமான உலோகங்களாக அலுமினியம் மற்றும் டங்ஸ்டனை ஆய்வு செய்ய விஞ்ஞானிகள் தேர்ந்தெடுத்தனர். ஏனெனில், அலுமினியமோ அல்லது டங்ஸ்டனோ லித்தியத்துடன் கலப்பதில்லை அல்லது உலோகக்கலவையாக மாறுவதில்லை. இது லித்தியத்தில் குறைபாடுகள் உருவாகும் வாய்ப்பைக் குறைக்கும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்பினர். தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உலோகம் லித்தியத்துடன் உலோகக்கலவையாக மாறினால், காலப்போக்கில் சிறிய அளவிலான லித்தியம் அந்த உலோக அடுக்கிற்குள் நகரக்கூடும். இது லித்தியத்தில் வெற்றிடம் எனப்படும் ஒரு வகை குறைபாட்டை ஏற்படுத்தும், அங்கு பின்னர் ஒரு டென்ட்ரைட் உருவாகக்கூடும்.

உலோக அடுக்கின் செயல்திறனைச் சோதிப்பதற்காக, மூன்று வகையான மின்கலங்கள் உருவாக்கப்பட்டன: ஒன்று லித்தியம் ஆனோடுக்கும் திட மின்பகுளிக்கும் இடையில் ஒரு மெல்லிய அலுமினிய அடுக்கைக் கொண்டது, மற்றொன்று ஒரு மெல்லிய டங்ஸ்டன் அடுக்கைக் கொண்டது, மற்றும் மூன்றாவது உலோக அடுக்கு இல்லாதது.

மின்கலன்களைச் சோதிப்பதற்கு முன்பு, விஞ்ஞானிகள் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப் எனப்படும் உயர் சக்தி நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி ஆனோடுக்கும் எலக்ட்ரோலைட்டுக்கும் இடையிலான எல்லையை உன்னிப்பாக ஆராய்ந்தனர். உலோகப் படலம் இல்லாத அந்த மாதிரியில் சிறிய இடைவெளிகளையும் துளைகளையும் அவர்கள் கண்டனர்; இந்தக் குறைபாடுகள் டென்ட்ரைட்டுகள் வளர்வதற்கான சாத்தியமான இடங்களாக இருக்கலாம் என்றும் குறிப்பிட்டனர். அலுமினியம் மற்றும் டங்ஸ்டன் படலங்களைக் கொண்ட மின்கலன்கள் இரண்டுமே மென்மையாகவும் தொடர்ச்சியாகவும் காணப்பட்டன.

முதல் சோதனையில், ஒவ்வொரு மின்கலத்திலும் 24 மணி நேரத்திற்கு ஒரு நிலையான மின்சாரம் பாய்ச்சப்பட்டது. உலோகப் படலம் இல்லாத மின்கலம், டென்ட்ரைட் வளர்ச்சி காரணமாக, முதல் 9 மணி நேரத்திற்குள் மின்சுற்றுக் கோளாறு ஏற்பட்டு செயலிழந்தது. இந்த ஆரம்ப சோதனையில், அலுமினியம் அல்லது டங்ஸ்டன் கொண்ட இரண்டு மின்கலங்களும் செயலிழக்கவில்லை.

டென்ட்ரைட் வளர்ச்சியைத் தடுப்பதில் எந்த உலோக அடுக்கு சிறந்தது என்பதைத் தீர்மானிப்பதற்காக, அலுமினியம் மற்றும் டங்ஸ்டன் அடுக்கு மாதிரிகளில் மட்டும் மற்றொரு சோதனை நடத்தப்பட்டது. இந்தச் சோதனையில், முந்தைய சோதனையில் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னோட்டத்தில் தொடங்கி, ஒவ்வொரு படியிலும் சிறிதளவு அதிகரிக்கப்பட்டு, மின்கலங்கள் படிப்படியாக அதிகரிக்கும் மின்னோட்ட அடர்த்திகளில் சுழற்சிக்கு உட்படுத்தப்பட்டன.

மின்கலம் குறுக்குச் சுற்றுக்கு உள்ளான மின்னோட்ட அடர்த்தி, டென்ட்ரைட் வளர்ச்சிக்கான முக்கியமான மின்னோட்ட அடர்த்தி என்று நம்பப்பட்டது. அலுமினிய அடுக்கு கொண்ட மின்கலம் தொடக்க மின்னோட்டத்தை விட மூன்று மடங்கு மின்னோட்டத்தில் செயலிழந்தது, மற்றும் டங்ஸ்டன் அடுக்கு கொண்ட மின்கலம் தொடக்க மின்னோட்டத்தை விட ஐந்து மடங்குக்கும் அதிகமான மின்னோட்டத்தில் செயலிழந்தது. இந்தச் சோதனை, டங்ஸ்டன் அலுமினியத்தை விட சிறப்பாகச் செயல்பட்டதைக் காட்டுகிறது.

மீண்டும், விஞ்ஞானிகள் ஆனோடுக்கும் மின்பகுளிக்கும் இடையிலான எல்லையை ஆய்வு செய்ய ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப்பைப் பயன்படுத்தினர். முந்தைய சோதனையில் அளவிடப்பட்ட மீப்பெரு மின்னோட்ட அடர்த்தியில் மூன்றில் இரண்டு பங்கு அளவில், உலோக அடுக்கில் வெற்றிடங்கள் உருவாகத் தொடங்கியதை அவர்கள் கண்டனர். இருப்பினும், மீப்பெரு மின்னோட்ட அடர்த்தியில் மூன்றில் ஒரு பங்கு அளவில் வெற்றிடங்கள் காணப்படவில்லை. இது, டென்ட்ரைட் வளர்ச்சிக்கு முன்னதாகவே வெற்றிட உருவாக்கம் நிகழ்கிறது என்பதை உறுதிப்படுத்தியது.

டங்ஸ்டன் மற்றும் அலுமினியம் ஆகியவை ஆற்றல் மற்றும் வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு எவ்வாறு பதிலளிக்கின்றன என்பது பற்றிய நமது அறிவைப் பயன்படுத்தி, லித்தியம் இந்த உலோகங்களுடன் எவ்வாறு வினைபுரிகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்காக விஞ்ஞானிகள் கணக்கீடுகளை மேற்கொண்டனர். லித்தியத்துடன் வினைபுரியும்போது, ​​அலுமினிய அடுக்குகளில் வெற்றிடங்கள் உருவாகும் சாத்தியக்கூறு உண்மையில் அதிகமாக உள்ளது என்பதை அவர்கள் நிரூபித்தனர். இந்தக் கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்துவது, எதிர்காலத்தில் சோதனை செய்வதற்கு மற்றொரு வகை உலோகத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதை எளிதாக்கும்.

மின்பகுளிக்கும் ஆனோடுக்கும் இடையில் ஒரு மெல்லிய உலோகப் படலம் சேர்க்கப்படும்போது, ​​திட மின்பகுளி மின்கலங்கள் அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்டவையாக இருக்கின்றன என்பதை இந்த ஆய்வு வெளிப்படுத்தியுள்ளது. மேலும், ஒரு உலோகத்திற்குப் பதிலாக மற்றொரு உலோகத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது, அதாவது இந்த ஆய்வில் அலுமினியத்திற்குப் பதிலாக டங்ஸ்டனைத் தேர்ந்தெடுப்பது, மின்கலங்களின் ஆயுளை இன்னும் நீட்டிக்கக்கூடும் என்பதையும் விஞ்ஞானிகள் நிரூபித்துள்ளனர். இவ்வகை மின்கலங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவது, இன்று சந்தையில் உள்ள எளிதில் தீப்பற்றக்கூடிய திரவ மின்பகுளி மின்கலங்களுக்குப் பதிலாக இவற்றை ஒரு படி நெருக்கமாகக் கொண்டு செல்லும்.