लिथियम-आयन बैटरी, जो स्मार्टफोन, लैपटॉप और इलेक्ट्रिक वाहनों में आमतौर पर इस्तेमाल होती हैं, अपने कार्य में काफी सुरक्षित मानी जाती हैं, लेकिन इनके जलने या आग पकड़ने के दर्जनों मामले सामने आ चुके हैं। ये घटनाएँ कभी-कभी जानलेवा भी साबित होती हैं। लिथियम-आयन बैटरी में ज्वलनशील इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं — यह लिक्विड सॉल्यूशन होता है जिसमें लिथियम साल्ट्स को ऑर्गेनिक सॉल्वेंट्स में घोला जाता है ताकि विद्युत धारा प्रवाहित हो सके।
बैटरी कुछ परिस्थितियों में अस्थिर हो सकती है, जैसे कि फिजिकल डैमेज (छेद या चोट लगना), ओवरचार्जिंग, अत्यधिक तापमान या निर्माण दोष। जब बैटरी अस्थिर हो जाती है, तो यह तेजी से गर्म होने लगती है और “थर्मल रनअवे” नामक खतरनाक चेन रिएक्शन में आग पकड़ सकती है।
वाणिज्यिक हवाई यात्रा में यह समस्या विशेष रूप से चिंताजनक है। फ्लाइट में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की व्यापकता और केबिन या कार्गो होल्ड में आग लगने का खतरा अधिक होने के कारण अमेरिकी फेडरल एविएशन एडमिनिस्ट्रेशन (FAA) ने लंबे समय से चेक्ड बैगेज में स्पेयर लिथियम-आयन बैटरी ले जाने पर प्रतिबंध लगाया है। FAA के आंकड़ों के अनुसार, 2024 में यात्रियों और कार्गो विमानों में 89 और 2025 की पहली छमाही में 38 बैटरी संबंधित घटनाएँ दर्ज हुईं।
इस तरह की घटनाओं के कारण विमान पूरी तरह से क्षतिग्रस्त भी हो सकता है, जैसा कि जनवरी में दक्षिण कोरिया के बुशन में Airbus A321 के मामले में हुआ था। जांच में पाया गया कि यह आग संभवतः ओवरहेड कम्पार्टमेंट में रखे गए पावर बैंक से शुरू हुई थी, जिसके बाद कई एयरलाइंस ने इन उपकरणों पर प्रतिबंध लगा दिया।
हालांकि, जोखिम केवल हवाई यात्रा तक सीमित नहीं हैं। घरेलू उपयोग में ई-बाइक या ई-स्कूटर की बैटरी आग पकड़ सकती हैं, और व्यावसायिक स्थलों में भी खतरा रहता है। 2024 में UK के बीमा प्रदाता Aviva द्वारा 500 से अधिक व्यवसायों में किए गए सर्वे में पाया गया कि लगभग आधे व्यवसायों को लिथियम-आयन बैटरी से संबंधित घटनाओं का सामना करना पड़ा, जिसमें स्पार्क, आग और विस्फोट शामिल थे।
सुरक्षा बढ़ाने के लिए दुनियाभर के शोधकर्ता नई बैटरी विकसित करने पर काम कर रहे हैं, जैसे कि लिक्विड इलेक्ट्रोलाइट को फायर-रेसिस्टेंट सॉलिड या जेल में बदलना। लेकिन ऐसी तकनीक अपनाने में उत्पादन लाइनों में बड़े बदलाव की आवश्यकता होती है, जो इसे व्यापक रूप से लागू करना मुश्किल बनाता है।
अब हांगकांग की चाइनीज यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने बैटरी डिज़ाइन में एक छोटा सा बदलाव प्रस्तावित किया है, जिसे मौजूदा उत्पादन प्रक्रिया में आसानी से शामिल किया जा सकता है। इसमें इलेक्ट्रोलाइट के रसायनों को बदलने की सलाह दी गई है।
इस साल की एक स्टडी में युय सून, जो अब वर्जीनिया टेक में पोस्टडॉक्टरल फेलो हैं, ने बताया कि “बैटरी के प्रदर्शन को बढ़ाने की कोशिश में अक्सर सुरक्षा से समझौता हो जाता है। उच्च प्रदर्शन रूम टेम्परेचर पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करता है, जबकि सुरक्षा उच्च तापमान पर होने वाली प्रतिक्रियाओं पर ध्यान केंद्रित करती है।”
बैटरी में आग आमतौर पर तब लगती है जब इलेक्ट्रोलाइट तनाव के कारण टूटता है और गर्मी छोड़ता है, जिससे चेन रिएक्शन शुरू हो जाता है। सून और उनकी टीम का नया डिज़ाइन ऐसा इलेक्ट्रोलाइट इस्तेमाल करता है जिसमें दो सॉल्वेंट्स हैं। पहले सॉल्वेंट से बैटरी का रासायनिक ढांचा कमरा तापमान पर स्थिर रहता है और प्रदर्शन बढ़ता है। अगर बैटरी गर्म होने लगे तो दूसरा सॉल्वेंट ढांचा ढीला करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं को धीमा कर देता है और आग लगने से रोकता है।
प्रयोगशाला में परीक्षण के दौरान, इस नई डिज़ाइन वाली बैटरी को कील से छेद किया गया, तो तापमान केवल 3.5°C बढ़ा, जबकि पारंपरिक बैटरी में 555°C तक तापमान बढ़ गया। शोधकर्ताओं का कहना है कि इस डिज़ाइन से बैटरी के प्रदर्शन या टिकाऊपन पर कोई नकारात्मक असर नहीं पड़ा। 1,000 चार्जिंग साइकिलों के बाद भी क्षमता 80% से अधिक रही।
यि-चुन लू, हांगकांग विश्वविद्यालय के मैकेनिकल और ऑटोमेशन इंजीनियरिंग के प्रोफेसर, जिन्होंने इस अध्ययन में भाग लिया, कहते हैं, “चूंकि हमारी खोज इलेक्ट्रोलाइट है, इसे आसानी से मौजूदा सिस्टम में लागू किया जा सकता है। बस नया इलेक्ट्रोलाइट डालें, बाकी प्रक्रिया वही रहती है।”
टेक्सास A&M यूनिवर्सिटी के केमिकल इंजीनियरिंग प्रोफेसर जॉर्ज सेमिनारियो ने कहा कि यह डिज़ाइन उच्च ऊर्जा वाली लिथियम-आयन बैटरी की सुरक्षा और प्रदर्शन दोनों की समस्या का समाधान करता है। उन्होंने इसे “बहुत नवाचारी और प्रभावशाली अध्ययन” कहा, जो लिथियम-आयन बैटरी सुरक्षा में महत्वपूर्ण बाधा को दूर करता है।
यह शोध न केवल बैटरी की सुरक्षा बढ़ाएगा, बल्कि इसे वर्तमान उत्पादन प्रक्रियाओं में आसानी से शामिल किया जा सकता है, जिससे घरेलू, व्यावसायिक और वाणिज्यिक उपकरणों में आग लगने का खतरा काफी कम हो सकता है।
