लिथियम-आयन बैटरी खराब हैं और उन्हें अपग्रेड करने की आवश्यकता है

मानो या न मानो, आपके हाथ में जो स्मार्टफोन था वह नासा के कंप्यूटिंग नेटवर्क से अधिक शक्तिशाली था, जिसका उपयोग 1969 में मनुष्यों को चंद्रमा की सतह पर करने के लिए किया गया था, और अपने स्मार्टफोन से आप कॉल कर सकते हैं और संदेश भी भेज सकते हैं। अन्य अद्भुत विशेषताओं जैसे कि गेम खेलना और वीडियो चलाना इमेजिंग, प्रसारण और अन्य विशेषताएं जिन्हें हम पूरी तरह से सूचीबद्ध नहीं कर सकते हैं, लेकिन स्मार्टफोन के माध्यम से आपको मिलने वाली सभी सुविधाएं फीकी पड़ सकती हैं और डिवाइस बेकार हो जाता है यदि इसमें शक्तिशाली और रिचार्जेबल बैटरी नहीं है लंबे समय तक चल सकता है, लेकिन इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक अभी भी दोषपूर्ण है और इसे विकसित करने की आवश्यकता है।

लिथियम आयन बैटरी

पहली लीड-एसिड रिचार्जेबल बैटरी 1859 में एक भौतिक विज्ञानी द्वारा विकसित की गई थी गैस्टन प्लांटीऔर 1980 में दुनिया का विकास करें जॉन गुडनावी लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड कैथोड बैटरी, जिसे सोनी द्वारा विपणन किया गया था और 1991 में सेल फोन की बैटरी के लिए इस्तेमाल किया गया था, और इस उपलब्धि के लिए, गोडनव को साथी रसायनज्ञ एम। स्टेनली व्हिटिंगम और अकीरा योशिनो के साथ अक्टूबर में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

लिथियम आयन बैटरी लिथियम ऑक्साइड कैथोड (पॉजिटिव इलेक्ट्रोड) को एनोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) और कंडक्टर के रूप में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोलाइट (सेपरेटर) के संयोजन से काम करती है, जब बैटरी को चार्ज और डिस्चार्ज किया जाता है, तो आयन इलेक्ट्रोड के बीच चलते हैं और ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। बैटरी तब उपयोग कर सकती है।

जापान, चीन और दक्षिण कोरिया में केवल पांच कंपनियां दुनिया की 62% लिथियम-आयन बैटरी का उत्पादन करती हैं। 2015 से मांग में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई है, जब चीन ने स्मार्टफोन, टैबलेट और लैपटॉप की बिक्री में निरंतर वैश्विक वृद्धि के साथ घरेलू इलेक्ट्रिक वाहन उत्पादन को आक्रामक रूप से आगे बढ़ाना शुरू किया। .

चीन वर्तमान में दुनिया में 60% इलेक्ट्रिक वाहनों का निर्माण करता है, और लिथियम के नियंत्रण को सुरक्षित करने की कोशिश कर रहा है, जो खारे पानी में पाया जाने वाला एक प्रचुर मात्रा में प्राकृतिक खनिज है और ज्यादातर दक्षिण अमेरिका में, विशेष रूप से बोलीविया, चिली और अर्जेंटीना में उत्पादित होता है।

चीनी कंपनी तियानकी लिथियम ने पिछले साल चिली की खनन कंपनी सोसिदाद क्विमिका वाई मिनेरा में हिस्सेदारी के लिए $ 4 बिलियन का भुगतान किया, जिससे इसे प्रभावी रूप से लिथियम के वैश्विक उत्पादन के आधे पर नियंत्रण मिल गया, और तियानकी जिस उद्योग पर ध्यान केंद्रित करता है वह लिथियम-आयन बैटरी बाजार है। बाजार अनुसंधान फर्म ग्लोबल मार्केट इनसाइट्स के अनुसार, जो आकार में बढ़ने की उम्मीद है 33 में 2018 अरब डॉलर से 73 तक 2024 अरब डॉलर से अधिक हो गया।

लिथियम-आयन बैटरी के नुकसान

लिथियम (जिसे सफेद सोना कहा जाता है) अन्य तत्वों की तुलना में रासायनिक रूप से सक्रिय तत्व है, और दक्षिण अमेरिका में, जो दुनिया में अधिकांश लिथियम का उत्पादन करता है, सफेद सोना नमक की सतहों से निकाला जाता है, लेकिन इस्तेमाल की जाने वाली विधि एक में अत्यधिक पानी की खपत होती है। कोबाल्ट के रूप में दुनिया के सबसे शुष्क क्षेत्रों में से एक बैटरी के उत्पादन में आवश्यक एक अन्य खनिज, लगभग विशेष रूप से कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य में पाया जाता है, और इसे असुरक्षित प्रथाओं के माध्यम से खनन किया जाता है, जिसमें निकालने के लिए श्रम के रूप में बच्चों का उपयोग शामिल है। कोबाल्ट

इसके अलावा, लिथियम-आयन बैटरी वर्तमान में पुनर्नवीनीकरण के लिए बहुत महंगी हैं, जिसका अर्थ है कि वे अक्सर लैंडफिल में समाप्त हो जाती हैं, और अमेरिकी हर साल लगभग दो बिलियन लिथियम-आयन बैटरी का निपटान करते हैं। हालांकि, स्वीडन और जापान में ऐसी परियोजनाएं हैं जो शुरू हो गई हैं इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियों को रीसायकल करें जो कई वर्षों के उपयोग के बाद भी अपने चार्ज का 70% हिस्सा बरकरार रख सकती हैं।

उनकी मांग में तेजी से वृद्धि के बावजूद, लिथियम-आयन बैटरियों के अन्य नुकसान भी हैं, जैसे कि सुरक्षा के मुद्दे और पर्यावरणीय क्षति, क्योंकि लिथियम-आयन एक स्वाभाविक रूप से अस्थिर सामग्री है और इसका मतलब है कि क्षतिग्रस्त होने या उच्च गर्मी के संपर्क में आने पर यह फट सकता है। 195 2009 और 2017 के बीच आग और विस्फोट, जिसमें 7 में सैमसंग गैलेक्सी नोट 2016 के सामने आने वाली उल्लेखनीय समस्याएं शामिल हैं।

वैकल्पिक समाधान

कुछ शोधकर्ता और प्रौद्योगिकीविद लिथियम-आयन बैटरी की इन चुनौतियों और नुकसानों को दूर करने की कोशिश कर रहे हैं, जबकि अन्य लिथियम-आयन के विकल्प को खोजने के लिए धीमी विकास प्रक्रिया पर काम कर रहे हैं क्योंकि इस समय अमोनिया, मैग्नीशियम और सोडियम सभी विकसित हो चुके हैं और कम ऊर्जा प्रतिधारण और भौतिक अस्थिरता सहित सभी की अपनी कमियां हैं।

"दो प्राथमिक बैटरी प्रौद्योगिकियां हैं जो अगले दशक में इलेक्ट्रिक कार उद्योग के लिए अद्भुत क्षमताओं का प्रदर्शन करती हैं," जार्विस टो, इरविन, कैलिफ़ोर्निया में स्थित लिथियम-आयन बैटरी कंपनी, एनवेट कॉर्पोरेशन में मार्केटिंग और उत्पादों के कार्यकारी उपाध्यक्ष कहते हैं। यह एक सक्रिय पदार्थ है जो लिथियम को स्टोर कर सकता है, और इसमें उच्च विद्युत चालकता है।

एक अन्य प्रमुख विकास कोबाल्ट की कमी या उन्मूलन है, जो वर्तमान में नियमित लिथियम-आयन बैटरी में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की लागत का 20% है, और कोबाल्ट की कीमत 20 में 2016 डॉलर प्रति मीट्रिक टन से बढ़कर लगभग 80 डॉलर हो गई है। आज, इसलिए कोबाल्ट को हटाना लागत कम करने की कुंजी है। लिथियम-आयन बैटरी, यही वजह है कि पैनासोनिक और टेस्ला अपनी बैटरी से कोबाल्ट को हटाने के लिए काम कर रहे हैं।

"लो-कोबाल्ट या कोबाल्ट-मुक्त कैथोड प्रौद्योगिकियां ईवी बैटरी की लागत को कम करने में मदद कर सकती हैं ताकि अधिक किफायती और प्रमाणित ईवी तेजी से प्राप्त हो सकें, क्योंकि कैथोड आज भी लिथियम-आयन सेल के भीतर सबसे महंगा घटक है, और एनोड प्रौद्योगिकियां जो सिलिकॉन पर हावी है, उच्च ऊर्जा घनत्व और सुरक्षा सुविधाओं के साथ बहुत तेज चार्जिंग क्षमताएं प्रदान करता है।"

अनुसंधान टीमों ने कोबाल्ट को बदलने के लिए मैग्नीशियम क्रोमियम ऑक्साइड इलेक्ट्रोड और सोने के नैनोवायरों के उपयोग का सफलतापूर्वक पता लगाया है, जो आमतौर पर कैथोड से बने होते हैं, "रिफिल करने योग्य" बैटरी के अलावा जो इलेक्ट्रोलाइट्स को फिर से भर सकते हैं। भविष्य में सड़क के किनारे पावर स्टेशन आपके इलेक्ट्रिक वाहन को फिर से भर सकता है जरूरत पड़ने पर एक नया इलेक्ट्रोलाइट, जो उस रेंज की चिंता को दूर करता है जो वर्तमान में लिथियम-आयन बैटरी वाहनों के लिए एक बड़ी समस्या है।

मार्केट रिसर्च फर्म गार्टनर में सेमीकंडक्टर और इलेक्ट्रॉनिक्स सेक्टर के प्रभारी बिल रे का कहना है कि कॉपर फोमिंग पांच साल से भी कम समय में लिथियम आयन की जगह ले सकता है, और यह उत्पादन के करीब है, और एक बड़े एनोड के साथ, जिसका अर्थ है कि इसे चार्ज किया जा सकता है। बहुत जल्दी। बेशक उपभोक्ता क्या चाहते हैं। ”

फोर्ड सहित कई कंपनियां सॉलिड-स्टेट बैटरी विकसित कर रही हैं, जो लिक्विड इलेक्ट्रोलाइट सेपरेटर को सॉलिड से बदलकर काम करती हैं, और नई क्रिस्टलीय सामग्री, एलटीपीएस पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और सुपरियोनिक लिथियम हाइड्राइड कंडक्टर सहित कई संभावित सामग्रियों पर शोध किया जा रहा है। , और सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट।

भविष्य की प्रौद्योगिकियां

ठोस पदार्थों के उपयोग से आग या विस्फोट के जोखिम को कम करते हुए एक उच्च क्षमता वाली बैटरी बन सकती है, हालांकि ये सामग्रियां मुख्यधारा के उत्पादन से बहुत दूर हैं। स्विस फेडरल लेबोरेटरीज फॉर मैटेरियल्स साइंस एंड टेक्नोलॉजी और जिनेवा विश्वविद्यालय ने एक नया बैटरी प्रोटोटाइप भी बनाया है। 'सॉलिड स्टेट' के रूप में जाना जाता है। पूर्ण रूप से, इस बैटरी में लिथियम-आयन की तुलना में अधिक कुशल होने की क्षमता है, इसमें अधिक क्षमताएं हैं, और उच्च स्तर की सुरक्षा प्रदान करती है।

"यदि आप एक मीटर से अधिक विश्वसनीय वायरलेस चार्जिंग में महारत हासिल कर सकते हैं, तो बैटरी तकनीक अपने आप में बहुत कम महत्वपूर्ण हो जाती है।" "हालांकि सॉलिड-स्टेट बैटरी सिस्टम के साथ पहले परीक्षण चल रहे हैं, सॉलिड-स्टेट टेक्नोलॉजी में वर्तमान में तकनीक और कीमत के मामले में नुकसान हैं," उच्च प्रदर्शन बैटरी के लिए जर्मन कंपनी AKASOL के सीईओ स्वेन शुल्ज कहते हैं।

वह उम्मीद करते हैं कि सॉलिड-स्टेट बैटरी 2030 तक बाजार में प्रवेश करेगी, हालांकि उनका मानना ​​​​है कि लिथियम-आयन बैटरी कम से कम अगले दस वर्षों के लिए सबसे अच्छा विकल्प रहेगी क्योंकि लिथियम-आयन तकनीक का विकास एक क्रांतिकारी प्रक्रिया नहीं है, लेकिन यह है 2% से 5% तक कदम दर कदम सुधार करना।% वार्षिक। एक नई प्रायोगिक तकनीक के उभरने तक इस तकनीक का पालन करना सही काम है।

लंबी अवधि में, कुछ विशेषज्ञों का बैटरी पावर के भविष्य के बारे में पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण है, रे का कहना है कि गैरेज, सड़क या शहर की पार्किंग में कुशन के माध्यम से वायरलेस या इनडोर इंडक्शन चार्ज करना आम बात है।

"फिलहाल, वायरलेस चार्जिंग वास्तव में केबल से चार्ज करने से बेहतर नहीं है। यदि आप एक मीटर से अधिक विश्वसनीय वायरलेस चार्जिंग में महारत हासिल कर सकते हैं, तो बैटरी तकनीक स्वयं बहुत कम महत्वपूर्ण हो जाती है। आपका डिवाइस लगातार चार्जिंग पर निर्भर है।"

ऊर्जा उद्योग में कुछ का अनुमान है कि घरेलू ऊर्जा भंडारण, जैसे टेस्ला का पावरवॉल, मानक बन जाएगा क्योंकि इकाइयों में रिचार्जेबल लिथियम-आयन बैटरी होती है जो 13.5 किलोवाट घंटे बिजली स्टोर कर सकती है, जो एक मध्यम आकार के घर को एक दिन के लिए बिजली देने के लिए पर्याप्त है। वह मांग बढ़ता है क्योंकि अधिक घर सौर पैनलों और पवन टरबाइन से सुसज्जित होते हैं, और आपको इस ऊर्जा को संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है।

अंत में, जैसे-जैसे विभिन्न प्रकार की बैटरियों पर हमारी निर्भरता बढ़ती है, नए, अधिक विश्वसनीय और प्रभावी समाधानों का पता लगाने के लिए वाणिज्यिक प्रोत्साहन बढ़ेगा, और इसके लिए हमें एक साथ एकजुट होने के लिए रसायन विज्ञान, भौतिकी, इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान में अधिक अनुभव प्राप्त करने की आवश्यकता है। और यह महत्वपूर्ण है कि हमारे पास एक विशाल सहयोगी लहर है जो चुनौतियों का समाधान करती है।नई बैटरी प्रौद्योगिकियों का विकास।

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