ત્રણ બેટરી તકનીકો જે ભવિષ્યને શક્તિ આપી શકે છે

વિશ્વને વધુ શક્તિની જરૂર છે, પ્રાધાન્ય એવા સ્વરૂપમાં કે જે સ્વચ્છ અને નવીનીકરણીય હોય.અમારી ઉર્જા-સંગ્રહ વ્યૂહરચના હાલમાં લિથિયમ-આયન બેટરીઓ દ્વારા બનાવવામાં આવી છે - આવી તકનીકની અદ્યતન ધાર પર - પરંતુ આવનારા વર્ષોમાં આપણે શું જોઈ શકીએ?

ચાલો કેટલાક બેટરી બેઝિક્સ સાથે શરૂ કરીએ.બૅટરી એ એક અથવા વધુ કોષોનું પૅક છે, જેમાંના દરેકમાં સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ (કેથોડ), નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ), વિભાજક અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે.આ માટે વિવિધ રસાયણો અને સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવાથી બેટરીના ગુણધર્મો પર અસર થાય છે - તે કેટલી ઉર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે અને આઉટપુટ કરી શકે છે, તે કેટલી શક્તિ પ્રદાન કરી શકે છે અથવા કેટલી વખત તેને ડિસ્ચાર્જ અને રિચાર્જ કરી શકાય છે (જેને સાયકલિંગ ક્ષમતા પણ કહેવાય છે).

બેટરી કંપનીઓ સસ્તી, ગીચ, હળવા અને વધુ શક્તિશાળી રસાયણશાસ્ત્ર શોધવા માટે સતત પ્રયોગ કરી રહી છે.અમે પેટ્રિક બર્નાર્ડ – સેફ્ટ રિસર્ચ ડિરેક્ટર સાથે વાત કરી, જેમણે ટ્રાન્સફોર્મેટિવ સંભવિત સાથે ત્રણ નવી બેટરી ટેક્નોલોજીઓ સમજાવી.

નવી જનરેશન લિથિયમ-આયન બેટરી

આ શુ છે?

લિથિયમ-આયન (લિ-આયન) બેટરીમાં, ઊર્જા સંગ્રહ અને પ્રકાશન લિથિયમ આયનોની પોઝિટિવથી નેગેટિવ ઈલેક્ટ્રોડ તરફ આગળ-પાછળ ઈલેક્ટ્રોલાઈટ મારફતે થાય છે.આ તકનીકમાં, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પ્રારંભિક લિથિયમ સ્ત્રોત તરીકે અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ લિથિયમ માટે યજમાન તરીકે કાર્ય કરે છે.સકારાત્મક અને નકારાત્મક સક્રિય સામગ્રીની સંપૂર્ણતાની નજીકના દાયકાઓની પસંદગી અને ઑપ્ટિમાઇઝેશનના પરિણામે, લિ-આયન બેટરીના નામ હેઠળ કેટલીક રસાયણશાસ્ત્ર એકત્ર કરવામાં આવે છે.લિથિયેટેડ મેટલ ઓક્સાઇડ અથવા ફોસ્ફેટ્સ એ વર્તમાન હકારાત્મક સામગ્રી તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી સામાન્ય સામગ્રી છે.ગ્રેફાઇટ, પણ ગ્રેફાઇટ/સિલિકોન અથવા લિથિયેટેડ ટાઇટેનિયમ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ નકારાત્મક સામગ્રી તરીકે થાય છે.

વાસ્તવિક સામગ્રી અને સેલ ડિઝાઇન સાથે, લિ-આયન ટેક્નોલોજી આગામી આગામી વર્ષોમાં ઊર્જા મર્યાદા સુધી પહોંચે તેવી અપેક્ષા છે.તેમ છતાં, વિક્ષેપકારક સક્રિય સામગ્રીના નવા પરિવારોની ખૂબ જ તાજેતરની શોધોએ વર્તમાન મર્યાદાઓને અનલૉક કરવી જોઈએ.આ નવીન સંયોજનો હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં વધુ લિથિયમ સંગ્રહિત કરી શકે છે અને પ્રથમ વખત ઊર્જા અને શક્તિને સંયોજિત કરવાની મંજૂરી આપશે.વધુમાં, આ નવા સંયોજનો સાથે, કાચા માલની અછત અને જટિલતાને પણ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

તેના ફાયદા શું છે?

આજે, તમામ અત્યાધુનિક સ્ટોરેજ તકનીકોમાં, લિ-આયન બેટરી ટેકનોલોજી ઉચ્ચતમ સ્તરની ઉર્જા ઘનતાની મંજૂરી આપે છે.ઝડપી ચાર્જ અથવા તાપમાન ઓપરેટિંગ વિન્ડો (-50°C સુધી 125°C) જેવા પ્રદર્શનને સેલ ડિઝાઇન અને રસાયણશાસ્ત્રની મોટી પસંદગી દ્વારા સારી રીતે ટ્યુન કરી શકાય છે.વધુમાં, લિ-આયન બેટરી અતિરિક્ત ફાયદાઓ દર્શાવે છે જેમ કે ખૂબ જ ઓછું સ્વ-ડિસ્ચાર્જ અને ખૂબ જ લાંબુ આયુષ્ય અને સાયકલિંગ પ્રદર્શન, સામાન્ય રીતે હજારો ચાર્જિંગ/ડિસ્ચાર્જિંગ ચક્ર.

આપણે ક્યારે તેની અપેક્ષા રાખી શકીએ?

અદ્યતન લિ-આયન બેટરીની નવી પેઢીની સોલિડ સ્ટેટ બેટરીની પ્રથમ પેઢી પહેલા તૈનાત થવાની અપેક્ષા છે.તેઓ એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ જેવી એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગ માટે આદર્શ હશેનવીનીકરણીયઅને પરિવહન (દરિયાઈ, રેલ્વે,ઉડ્ડયનઅને રસ્તાની બહારની ગતિશીલતા) જ્યાં ઉચ્ચ ઊર્જા, ઉચ્ચ શક્તિ અને સલામતી ફરજિયાત છે.

લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી

આ શુ છે?

લિ-આયન બેટરીમાં, લિથિયમ આયનો ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન સ્થિર હોસ્ટ સ્ટ્રક્ચર તરીકે કામ કરતી સક્રિય સામગ્રીમાં સંગ્રહિત થાય છે.લિથિયમ-સલ્ફર (Li-S) બેટરીમાં, કોઈ હોસ્ટ સ્ટ્રક્ચર્સ નથી.ડિસ્ચાર્જ કરતી વખતે, લિથિયમ એનોડનો વપરાશ થાય છે અને સલ્ફર વિવિધ રાસાયણિક સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત થાય છે;ચાર્જિંગ દરમિયાન, વિપરીત પ્રક્રિયા થાય છે.

તેના ફાયદા શું છે?

Li-S બેટરી ખૂબ જ હળવા સક્રિય પદાર્થોનો ઉપયોગ કરે છે: હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાં સલ્ફર અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે મેટાલિક લિથિયમ.આ કારણે તેની સૈદ્ધાંતિક ઊર્જા ઘનતા અસાધારણ રીતે ઊંચી છે: લિથિયમ-આયન કરતાં ચાર ગણી વધારે.જે તેને ઉડ્ડયન અને અવકાશ ઉદ્યોગો માટે યોગ્ય બનાવે છે.

Saft એ સોલિડ સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પર આધારિત સૌથી આશાસ્પદ Li-S ટેક્નોલોજી પસંદ કરી છે અને તેની તરફેણ કરી છે.આ તકનીકી માર્ગ ખૂબ જ ઊંચી ઉર્જા ઘનતા, લાંબુ આયુષ્ય લાવે છે અને લિક્વિડ આધારિત Li-S (મર્યાદિત જીવન, ઉચ્ચ સેલ્ફ ડિસ્ચાર્જ, …) ની મુખ્ય ખામીઓને દૂર કરે છે.

વધુમાં, આ ટેક્નોલોજી સોલિડ સ્ટેટ લિથિયમ-આયન માટે પૂરક છે તેની શ્રેષ્ઠ ગુરુત્વાકર્ષણ ઊર્જા ઘનતાને આભારી છે (+30% Wh/kg માં દાવ પર).

આપણે ક્યારે તેની અપેક્ષા રાખી શકીએ?

મુખ્ય તકનીકી અવરોધો પહેલાથી જ દૂર થઈ ગયા છે અને પરિપક્વતા સ્તર પૂર્ણ સ્કેલ પ્રોટોટાઈપ્સ તરફ ખૂબ જ ઝડપથી આગળ વધી રહ્યું છે.

લાંબી બેટરી લાઇફની આવશ્યકતા ધરાવતી એપ્લિકેશનો માટે, આ ટેક્નોલોજી સોલિડ સ્ટેટ લિથિયમ-આયન પછી જ બજારમાં પહોંચે તેવી અપેક્ષા છે.

સોલિડ સ્ટેટ બેટરીઓ

આ શુ છે?

સોલિડ સ્ટેટ બેટરીઓ ટેક્નોલોજીના સંદર્ભમાં નમૂનારૂપ પરિવર્તનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.આધુનિક લિ-આયન બેટરીઓમાં, આયનો પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (જેને આયનીય વાહકતા પણ કહેવાય છે)માં એક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી બીજામાં જાય છે.ઓલ-સોલિડ સ્ટેટ બેટરીઓમાં, પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ઘન સંયોજન દ્વારા બદલવામાં આવે છે જે તેમ છતાં લિથિયમ આયનોને તેની અંદર સ્થાનાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.આ ખ્યાલ નવાથી ઘણો દૂર છે, પરંતુ છેલ્લા 10 વર્ષોમાં - સઘન વિશ્વવ્યાપી સંશોધનને આભારી - પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જેવી જ ઉચ્ચ આયનીય વાહકતા સાથે ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના નવા પરિવારો શોધવામાં આવ્યા છે, જે આ ચોક્કસ તકનીકી અવરોધને દૂર કરવાની મંજૂરી આપે છે.

આજે,સેફ્ટસંશોધન અને વિકાસના પ્રયત્નો 2 મુખ્ય સામગ્રી પ્રકારો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે: પોલિમર અને અકાર્બનિક સંયોજનો, જેનો હેતુ પ્રક્રિયાક્ષમતા, સ્થિરતા, વાહકતા જેવા ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મોની સિનર્જી છે ...

તેના ફાયદા શું છે?

પ્રથમ મોટો ફાયદો એ છે કે સેલ અને બેટરી સ્તરે સલામતીમાં નોંધપાત્ર સુધારો: ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તેમના પ્રવાહી સમકક્ષોથી વિપરીત જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે બિન-જ્વલનશીલ હોય છે.બીજું, તે નવીન, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઉચ્ચ-ક્ષમતા સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવાની પરવાનગી આપે છે, જે સ્વ-ડિસ્ચાર્જ ઘટાડવાના પરિણામે વધુ સારી શેલ્ફ-લાઇફ સાથે વધુ ઘન, હળવા બેટરીને સક્ષમ કરે છે.વધુમાં, સિસ્ટમ સ્તરે, તે વધારાના ફાયદાઓ લાવશે જેમ કે સરળ મિકેનિક્સ તેમજ થર્મલ અને સલામતી વ્યવસ્થાપન.

જેમ કે બેટરીઓ ઉચ્ચ પાવર-ટુ-વેટ રેશિયો પ્રદર્શિત કરી શકે છે, તે ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ઉપયોગ માટે આદર્શ હોઈ શકે છે.

આપણે ક્યારે તેની અપેક્ષા રાખી શકીએ?

તકનીકી પ્રગતિ ચાલુ હોવાથી વિવિધ પ્રકારની ઓલ-સોલિડ સ્ટેટ બેટરીઓ બજારમાં આવે તેવી શક્યતા છે.સૌપ્રથમ ગ્રેફાઇટ-આધારિત એનોડ સાથેની સોલિડ સ્ટેટ બેટરી હશે, જે સુધારેલ ઉર્જા પ્રદર્શન અને સલામતી લાવશે.સમય જતાં, મેટાલિક લિથિયમ એનોડનો ઉપયોગ કરીને હળવા સોલિડ સ્ટેટ બેટરી ટેક્નોલોજીઓ વ્યાવસાયિક રીતે ઉપલબ્ધ થવી જોઈએ.