नई बैटरी प्रौद्योगिकी निवेश के अवसर
जैसे-जैसे मोबाइल कंप्यूटिंग और ऑल-इलेक्ट्रिक कारों की मांग बढ़ती है, वर्तमान बैटरी तकनीक की सीमाएं एक सड़क प्रस्तुत करती हैं। इतालवी भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा द्वारा 1790 के दशक में आविष्कार किया गया था, इलेक्ट्रिक बैटरी कई गैजेट्स, डिवाइसेस और मशीनों का कार्यक्षेत्र रही है।
चूंकि उपभोक्ता उपकरण छोटे हो गए हैं और अधिक महत्वपूर्ण रिचार्ज करने से पहले उनका निर्बाध उपयोग किया जाता है, इसलिए बैटरी का छोटा और अधिक ऊर्जा कुशल होना भी महत्वपूर्ण हो गया है। यह, हालांकि, एक तकनीकी बाधा साबित हुई है, जिसे अगर पार कर लिया जाए, तो यह कल की उच्च तकनीकी अर्थव्यवस्था के लिए एक महत्वपूर्ण और लाभदायक विकास होगा।
बैटरी प्रौद्योगिकी
सभी विद्युत बैटरी कमी और ऑक्सीकरण (रेडॉक्स) की मूलभूत रासायनिक प्रतिक्रिया पर निर्भर करती हैं जो दो अलग-अलग सामग्रियों के बीच हो सकती हैं। इन प्रतिक्रियाओं को एक बंद और सील कंटेनर में रखा जाता है। कैथोड, या सकारात्मक टर्मिनल को एनोड, या नकारात्मक टर्मिनल से कम किया जाता है, जहां ऑक्सीकरण होता है। कैथोड और एनोड को एक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा भौतिक रूप से अलग किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों को आसानी से एक टर्मिनल से दूसरे तक प्रवाह करने की अनुमति देता है। इलेक्ट्रॉनों का यह प्रवाह एक विद्युत क्षमता का कारण बनता है, जो एक सर्किट पूरा होने पर विद्युत प्रवाह की अनुमति देता है।
डिस्पोजेबल उपभोक्ता बैटरी (जिसे प्राथमिक बैटरी के रूप में जाना जाता है), जैसे कि Energizer ( ENR ) जैसी कंपनियों द्वारा उत्पादित AA- और AAA- आकार की कोशिकाएँ, एक ऐसी तकनीक पर निर्भर करती हैं, जो आधुनिक अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल नहीं है। एक के लिए, वे रिचार्जेबल नहीं हैं। इन तथाकथित क्षारीय बैटरी एक मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड और एक जिंक एनोड का उपयोग करते हैं, जो एक पतला पोटेशियम डाइऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट जिंक को एनोड में ऑक्सीकृत करता है जबकि कैथोड में मैंगनीज डाइऑक्साइड, बिजली बनाने के लिए ऑक्सीकृत जस्ता आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। धीरे-धीरे, प्रतिक्रिया बायप्रोडक्ट इलेक्ट्रोलाइट में निर्माण करते हैं और ऑक्सीकरण होने के लिए शेष जस्ता की मात्रा कम हो जाती है। आखिरकार, बैटरी मर जाती है। ये बैटरी आम तौर पर 1.5 वोल्ट बिजली प्रदान करती है और उस राशि को बढ़ाने के लिए इसे सिलसिलेवार तरीके से व्यवस्थित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, श्रृंखला में दो एए बैटरी तीन वोल्ट बिजली प्रदान करती है।
रिचार्जेबल बैटरी (द्वितीयक बैटरी के रूप में जानी जाती है) बहुत हद तक उसी तरह काम करती है, जो दो सामग्रियों के बीच ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को कम करती है, लेकिन वे प्रतिक्रिया को रिवर्स में प्रवाहित होने देती हैं। आज बाजार में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली रिचार्जेबल बैटरी लिथियम-आयन (LiOn) हैं, हालांकि विभिन्न अन्य तकनीकों को भी काम करने योग्य रिचार्जेबल बैटरी की खोज में आज़माया गया था, जिसमें निकल-मेटल हाइड्राइड (NiMH) और निकल-कैडमियम (NiCd) शामिल हैं।
एनआईसीडी बड़े पैमाने पर बाजार में उपयोग के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रिचार्जेबल बैटरी थी, लेकिन केवल सीमित संख्या में रिचार्ज होने में सक्षम थी। NiMH ने NiCd बैटरियों को बदल दिया और उन्हें अधिक बार चार्ज किया जा सकता था। दुर्भाग्य से, उनके पास बहुत कम शैल्फ जीवन था, इसलिए यदि वे उत्पादन किए जाने के तुरंत बाद उपयोग नहीं किए गए थे, तो वे अप्रभावी हो सकते हैं। LiOn बैटरियों ने छोटे कंटेनर में आने, लंबी शेल्फ लाइफ और कई शुल्कों की अनुमति देकर इन समस्याओं को हल किया। लेकिन, मोबाइल उपकरणों और लैपटॉप कंप्यूटर जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में LiOn बैटरी का सबसे अधिक उपयोग नहीं किया जाता है। ये बैटरी डिस्पोजेबल क्षारीय बैटरी की तुलना में बहुत अधिक महंगी हैं और आमतौर पर एए, एएए, सी, डी आदि के पारंपरिक आकारों में नहीं आती हैं।
अंतिम प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी जो कि ज्यादातर लोग तरल लीड-एसिड बैटरी से परिचित हैं, आमतौर पर कार बैटरी के रूप में उपयोग की जाती हैं। ये बैटरी बहुत अधिक शक्ति प्रदान कर सकती हैं (जैसे कि कार शुरू करते समय ठंड), लेकिन इसमें सीसा और सल्फ्यूरिक एसिड सहित खतरनाक पदार्थ होते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट के रूप में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार की बैटरियों को देखभाल के साथ निपटाया जाना चाहिए ताकि पर्यावरण को प्रदूषित न किया जाए या उन्हें संभालने वालों को शारीरिक नुकसान न हो।
वर्तमान बैटरी प्रौद्योगिकी का लक्ष्य एक ऐसी बैटरी बनाना है जो LiOn बैटरी के प्रदर्शन पर मेल या सुधार कर सकता है, लेकिन इसके उत्पादन से जुड़ी भारी लागत के बिना। लिथियम आयन परिवार के भीतर, मूल्य टैग को कम करते हुए बैटरी की प्रभावशीलता बढ़ाने के लिए अतिरिक्त सामग्री जोड़ने पर ध्यान केंद्रित किया गया है। उदाहरण के लिए, लिथियम-कोबाल्ट (LiCoO2) व्यवस्था अब कई सेल फोन, लैपटॉप, डिजिटल कैमरा और पहनने योग्य उत्पादों में पाए जाते हैं। लिथियम-मैंगनीज (LiMn2O4) कोशिकाओं का उपयोग आमतौर पर बिजली के उपकरणों, चिकित्सा उपकरणों और बिजली के वाहनों, जैसे कि इलेक्ट्रिक वाहनों में पाया जाता है।
वर्तमान में, लिथियम-आधारित बैटरी के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए क्षमता तक । ये बैटरी एनोड को ऑक्सीकरण करने के लिए नि: शुल्क ऑक्सीजन का उपयोग करके हवा को “सांस” लेना होगा। हालांकि यह तकनीक आशाजनक है, कई तकनीकी समस्याएं हैं, जिनमें प्रदर्शन के घटते-बढ़ते बायप्रोडक्ट्स का त्वरित निर्माण और “अचानक मौत” की समस्या शामिल है जिसमें बैटरी बिना चेतावनी के काम करना बंद कर देती है।
लिथियम-मेटल बैटरी भी एक प्रभावशाली विकास है, जो वर्तमान इलेक्ट्रिक कार बैटरी तकनीक की तुलना में लगभग चार गुना अधिक ऊर्जा दक्षता का वादा करती है। इस प्रकार की बैटरी भी उत्पादन करने के लिए बहुत कम खर्चीली है, जो उन उत्पादों की लागत में कमी लाएगी जो उनका उपयोग करते हैं। हालाँकि, सुरक्षा समस्याएं एक प्रमुख चिंता का विषय हैं क्योंकि ये बैटरियां गर्म हो सकती हैं, आग लग सकती हैं या क्षतिग्रस्त हो सकती हैं। अन्य नई तकनीकों पर काम किया जा रहा है जिसमें लिथियम-सल्फर और सिलिकॉन-कार्बन शामिल हैं, लेकिन ये सेल अभी भी अनुसंधान के शुरुआती चरणों में हैं और अभी तक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं हैं। सौर ऊर्जा से चलने वाली बैटरी के आसपास कई विकास भी हो रहे हैं।
बैटरी टेक्नोलॉजी में निवेश
अगर और जब बैटरी प्रौद्योगिकी इन रोमांचक नई दिशाओं में गीगाफैक्टिक ‘ के निर्माण की भी घोषणा की । बैटरी उत्पादन की समस्या को अपने हाथों में लेने से, टेस्ला को इलेक्ट्रिक कारों और बैटरी तकनीक दोनों के लिए निवेश करने का एक शानदार तरीका मिल सकता है।
नई तकनीक, विकास और साझेदारी के साथ बैटरी प्रौद्योगिकी बाजार कुछ मायोपिक है, जो उद्योग को आगे बढ़ा रहे हैं। विजनगन की “ टॉप 20 लिथियम-आयन बैटरी मैन्युफैक्चरिंग कंपनी रिपोर्ट 2018 ” बैटरी टेक्नोलॉजी मार्केट और इसके शीर्ष निर्माताओं पर बहुत अधिक जानकारी प्रदान करती है। रिपोर्ट में कंपनियों में निम्नलिखित शामिल हैं:
- A123 सिस्टम्स इंक।
- मोटर वाहन ऊर्जा आपूर्ति निगम (AESC)
- चीन का विमानन उद्योग निगम (AVIC)
- BYD कंपनी लिमिटेड
- CBAK ऊर्जा प्रौद्योगिकी इंक
- Comtemporary Amperex Technology Ltd (CATL)
- जीएस युसा कॉर्पोरेशन
- हेफ़ेई Guoxuan उच्च तकनीक पावर ऊर्जा कं, लिमिटेड
- Hitachi रासायनिक कं, लिमिटेड
- जॉनसन इंटरनेशनल पीएलसी को नियंत्रित करता है।
- एलजी रसायन
- माइक्रोवास्ट इंक।
- पैनासोनिक कॉर्पोरेशन
- साफ्ट बैटरियां
- सैमसंग SDI कंपनी लिमिटेड
- TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
- टेस्ला इंक।
- टियांजिन Lishen बैटरी संयुक्त स्टॉक कं, लिमिटेड
- तियानेंग पावर इंटरनेशनल लिमिटेड
- तोशिबा कॉर्पोरेशन
बैटरी उद्योग के अन्य उल्लेखनीय नामों में निम्नलिखित शामिल हैं:
- Arotech Corp ( ARTX ) लिथियम और जिंक-एयर बैटरियों को विकसित और वितरित करता है और अपने ग्राहकों के बीच अमेरिकी सेना की गिनती करता है।
- PolyPore Inc. ( PPO ) मुख्य रूप से औद्योगिक और चिकित्सा उपयोग के लिए अत्यधिक विशिष्ट लिथियम बहुलक बैटरी का उत्पादन करता है।
- Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) एक वैकल्पिक ऊर्जा कंपनी है जिसका इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी समाधान बनाने के लिए डेल्फी ऑटोमोटिव ( संयुक्त उद्यम है ।
- हेयडेल ग्राफीन इंडस्ट्रीज पीएलसी (LON: HAYD) एक यूके की कंपनी है जो नैनोटेक्नोलॉजी और अन्य चीजों के साथ, ग्रेफीन आधारित बैटरी के निर्माण के लिए सामग्री ग्राफीन का उपयोग करती है।
- एप्लाइड ग्राफीन मैटेरियल्स (OTCMKTS: APGMF) ग्राफीन आधारित अनुप्रयोगों के लिए अनुसंधान भी कर रहा है।
- EnerSys बैटरी पर एक शुद्ध खेल है। यह वर्तमान में दुनिया भर में औद्योगिक बैटरी का सबसे बड़ा निर्माता है।