ली-आयन बॅटरी
सामग्री
लिथियम आयन बॅटरी किंवा लिथियम आयन बॅटरी ही लिथियम बॅटरीचा एक प्रकार आहे
ई-मोबिलिटीसाठी उदयोन्मुख तंत्रज्ञान
स्मार्टफोन, ऑन-बोर्ड कॅमेरे, ड्रोन, पॉवर टूल्स, इलेक्ट्रिक मोटरसायकल, स्कूटर ... लिथियम बॅटरी आज आपल्या दैनंदिन जीवनात सर्वव्यापी आहेत आणि अनेक उपयोगांमध्ये क्रांती घडवून आणली आहे. परंतु ते प्रत्यक्षात काय आणतात आणि ते अद्याप विकसित होऊ शकतात?
कथा
1970 च्या दशकात स्टॅनले व्हिटिंगहॅमने लिथियम-आयन बॅटरी सादर केली होती. नंतरचे काम जॉन बी. गुडइनफ आणि अकिरो योशिनो यांनी 1986 मध्ये सुरू ठेवले. 1991 पर्यंत सोनीने आपल्या प्रकारची पहिली बॅटरी बाजारात आणली आणि तांत्रिक क्रांती सुरू केली. 2019 मध्ये, तीन सह-शोधकांना रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.
ते कसे कार्य करते?
लिथियम-आयन बॅटरी वास्तविकपणे अनेक लिथियम-आयन पेशींचा एक पॅक आहे जी विद्युत ऊर्जा संचयित करते आणि परत करते. बॅटरी तीन मुख्य घटकांवर आधारित असते: एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड, ज्याला कॅथोड म्हणतात, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, ज्याला एनोड म्हणतात आणि एक इलेक्ट्रोलाइट, एक प्रवाहकीय द्रावण.
जेव्हा बॅटरी डिस्चार्ज केली जाते, तेव्हा एनोड इलेक्ट्रोलाइटद्वारे कॅथोडमध्ये इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते, ज्यामुळे सकारात्मक आयनांची देवाणघेवाण होते. चार्ज करताना हालचाली बदलतात.
म्हणून, ऑपरेशनचे सिद्धांत "लीड" बॅटरीसाठी सारखेच राहते, त्याशिवाय येथे इलेक्ट्रोडचे लीड आणि लीड ऑक्साईड कोबाल्ट ऑक्साईड कॅथोडने बदलले आहे, ज्यामध्ये थोडे लिली आणि ग्रेफाइट एनोड समाविष्ट आहे. त्याचप्रमाणे, सल्फ्यूरिक ऍसिड किंवा वॉटर बाथ लिथियम क्षारांच्या इलेक्ट्रोलाइटला मार्ग देतात.
आज वापरलेले इलेक्ट्रोलाइट द्रव स्वरूपात आहे, परंतु संशोधन घन, सुरक्षित आणि अधिक टिकाऊ इलेक्ट्रोलाइटकडे जात आहे.
फायदे
गेल्या 20 वर्षांत लिथियम-आयन बॅटरीने इतर प्रत्येकाला मागे का टाकले आहे?
उत्तर सोपे आहे. ही बॅटरी उत्कृष्ट ऊर्जा घनता प्रदान करते आणि त्यामुळे शिसे, निकेलच्या तुलनेत वजन बचतीसाठी समान कार्यप्रदर्शन प्रदान करते ...
या बॅटरींमध्ये तुलनेने कमी सेल्फ-डिस्चार्ज (जास्तीत जास्त 10% दरमहा), देखभाल-मुक्त आणि मेमरी प्रभाव नसतो.
शेवटी, जुन्या बॅटरी तंत्रज्ञानापेक्षा ते अधिक महाग असल्यास, ते लिथियम पॉलिमर (Li-Po) पेक्षा स्वस्त आहेत आणि लिथियम फॉस्फेट (LiFePO4) पेक्षा अधिक कार्यक्षम राहतात.
उणीवा
तथापि, लिथियम-आयन बॅटरी आदर्श नसतात आणि विशेषतः, पूर्णपणे डिस्चार्ज झाल्यास सेलचे अधिक नुकसान होते. म्हणून, जेणेकरुन ते त्यांचे गुणधर्म खूप लवकर गमावणार नाहीत, ते सपाट होण्याची वाट न पाहता त्यांना लोड करणे चांगले आहे.
सर्व प्रथम, बॅटरी गंभीर सुरक्षेला धोका निर्माण करू शकते. जेव्हा बॅटरी ओव्हरलोड होते किंवा -5 डिग्री सेल्सिअस खाली जाते, तेव्हा लिथियम प्रत्येक इलेक्ट्रोडमधून डेंड्राइट्सद्वारे घट्ट होते. जेव्हा एनोड आणि कॅथोड त्यांच्या डेंड्राइट्सद्वारे जोडलेले असतात, तेव्हा बॅटरीला आग लागू शकते आणि स्फोट होऊ शकतो. नोकिया, फुजित्सू-सीमेन्स किंवा सॅमसंगसह अनेक प्रकरणे नोंदवली गेली होती, विमानात स्फोट देखील झाले होते, म्हणून आज लिथियम-आयन बॅटरी होल्डमध्ये ठेवण्यास मनाई आहे आणि केबिनमध्ये बसणे बहुतेक वेळा शक्तीच्या बाबतीत मर्यादित असते (वर निषिद्ध आहे 160 Wh आणि 100 ते 160 Wh पर्यंत परवानगीच्या अधीन).
अशा प्रकारे, या घटनेचा सामना करण्यासाठी, उत्पादकांनी इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली (BMS) कार्यान्वित केली आहे जी बॅटरीचे तापमान मोजण्यासाठी, व्होल्टेजचे नियमन करण्यास आणि विसंगती झाल्यास सर्किट ब्रेकर म्हणून कार्य करण्यास सक्षम आहे. सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट किंवा पॉलिमर जेल हे देखील समस्या दूर करण्यासाठी शोधलेले दृष्टीकोन आहेत.
तसेच, ओव्हरहाटिंग टाळण्यासाठी, बॅटरी चार्जिंगची गती गेल्या 20 टक्क्यांपेक्षा कमी केली जाते, त्यामुळे चार्जिंगच्या वेळा केवळ 80% वर जाहिरात केल्या जातात ...
तथापि, दैनंदिन वापरासाठी अत्यंत व्यावहारिक लिथियम-आयन बॅटरीचा पर्यावरणावर गंभीर परिणाम होतो, प्रथम लिथियम काढण्याद्वारे, ज्यासाठी खगोलीय प्रमाणात ताजे पाणी आवश्यक असते आणि नंतर आयुष्याच्या शेवटी तिचा पुनर्वापर होतो. तथापि, पुनर्वापर किंवा पुनर्वापर वर्षानुवर्षे वाढत आहे.
लिथियम आयनचे भविष्य काय आहे?
कमी प्रदूषक, अधिक टिकाऊ, उत्पादनासाठी स्वस्त किंवा सुरक्षित अशा पर्यायी तंत्रज्ञानाकडे संशोधन वाढत असताना, लिथियम-आयन बॅटरीने त्याची क्षमता गाठली आहे का?
लिथियम-आयन बॅटरी, जी तीन दशकांपासून औद्योगिक स्तरावर काम करत आहे, तिचा शेवटचा शब्द नाही, आणि विकास ऊर्जा घनता, चार्जिंग गती किंवा सुरक्षितता सुधारत आहे. आम्ही गेल्या काही वर्षांत हे पाहिले आहे, विशेषत: मोटार चालवलेल्या दुचाकी वाहनांच्या क्षेत्रात, जेथे 5 वर्षांपूर्वी स्कूटर फक्त पन्नास किलोमीटर अस्तित्वात होती, काही मोटारसायकली आता 200 श्रेणी टर्मिनल्सपेक्षा जास्त आहेत.
नवा कार्बन इलेक्ट्रोड, जेनॅक्स फोल्डेबल बॅटरी, एनजीके मधील 105 डिग्री सेल्सिअस ऑपरेटिंग तापमान...
दुर्दैवाने, संशोधनाला अनेकदा नफा आणि औद्योगिक गरजांच्या कठोर वास्तवाचा सामना करावा लागतो. पर्यायी तंत्रज्ञानाचा विकास बाकी आहे, विशेषत: अपेक्षित लिथियम-एअर, लिथियम-आयनला अजूनही उज्ज्वल भविष्य आहे, विशेषत: इलेक्ट्रिक दुचाकींच्या जगात, जिथे वजन आणि पाऊलखुणा कमी करणे हे महत्त्वाचे निकष आहेत.
