भारत के वैज्ञानिकों ने तेजी से चार्ज होने वाली और लंबे समय तक चलने वाली सोडियम-आयन बैटरी डिजाइन की:
परिचय:
- कारों से लेकर गांवों तक बिजली की ओर बढ़ती दुनिया में एक चीज सबसे महत्वपूर्ण बनी हुई है: सस्ती, तेज और सुरक्षित बैटरी। हालाँकि लिथियम-आयन बैटरी ने अब तक इस क्रांति को गति दी है, लेकिन वे महंगी हैं। इसके अलावा, लिथियम संसाधन सीमित हैं और भू-राजनीतिक रूप से सीमित हैं। लेकिन बेंगलुरु के वैज्ञानिकों ने शायद एक शक्तिशाली विकल्प खोज लिया है।
- एक सुपर-फास्ट चार्जिंग सोडियम-आयन (Na-आयन) बैटरी जो केवल छह मिनट में 80 प्रतिशत तक चार्ज हो सकती है और 3,000 से अधिक चार्ज चक्रों तक चलने का दावा करती है, जो अधिक सर्वव्यापी लिथियम-आयन बैटरी के लगभग बराबर है।
- उल्लेखनीय है कि वर्तमान में चीन लिथियम-आयन बैटरी आपूर्ति श्रृंखला के साथ-साथ बैटरी भंडारण और इलेक्ट्रिक कारों के लिए उपयोग की जाने वाली दुनिया की लिथियम शोधन क्षमता को नियंत्रित करता है।
सोडियम-आयन बैटरियों के लिए रणनीतिक तर्क:
- लिथियम-आयन बैटरियाँ लंबे समय से इलेक्ट्रिक वाहनों (EV), पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड में ऊर्जा भंडारण की रीढ़ रही हैं।
- हालाँकि, लिथियम की वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला अत्यधिक केंद्रित और भू-राजनीतिक रूप से संवेदनशील है, जिसमें चीन बैटरी निर्माण और लिथियम शोधन दोनों में अग्रणी है।
- चीन के बढ़ते प्रभुत्व को देखते हुए, जिसमें इसके शीर्ष उत्पादक CATL और BYD शामिल हैं, सोडियम-आयन रसायन विज्ञान के लिए भारत का झुकाव रणनीतिक और तकनीकी दोनों ही अनिवार्यता को दर्शाता है।
- दूसरी ओर, सोडियम अधिक प्रचुर मात्रा में और व्यापक रूप से वितरित है। इसे समुद्री जल से निकाला जा सकता है और भंडारण और परिवहन के दौरान यह कम पर्यावरणीय खतरे पैदा करता है।
- ये विशेषताएँ सोडियम को लिथियम का एक व्यवहार्य विकल्प बनाती हैं, खासकर भारत जैसे देश में जहाँ ऊर्जा सुरक्षा और तकनीकी आत्मनिर्भरता की महत्वाकांक्षाएँ हैं।
भारतीय वैज्ञानिकों द्वारा अभूतपूर्व नवाचार:
- एक प्रमुख विकास में, बेंगलुरु स्थित JNCASR की एक टीम ने NASICON-प्रकार की सोडियम-आयन बैटरी विकसित की है, जिसमें चार्जिंग प्रदर्शन और जीवनकाल में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।
- पारंपरिक Na-आयन बैटरियों के विपरीत, जो धीमी चार्ज दरों और छोटे जीवन चक्रों से ग्रस्त हैं, यह नवाचार केवल छह मिनट में 80% तक चार्ज करने में सक्षम बनाता है और 3,000 से अधिक चार्ज चक्रों का समर्थन करता है। इस नवचार में शोधकर्ताओं ने बैटरी की एनोड सामग्री में महत्वपूर्ण संशोधन करके यह प्रदर्शन हासिल किया:
- नैनोपार्टिकल इंजीनियरिंग: कण आकार को नैनोस्केल तक कम करना।
- कार्बन रैपिंग: कणों को एक पतली कार्बन परत में लपेटना।
- एल्युमिनियम डोपिंग: चालकता और आयन गतिशीलता को बढ़ाने के लिए एल्युमिनियम की थोड़ी मात्रा को शामिल करना।
- ये सुधार न केवल चार्जिंग प्रक्रिया को तेज करते हैं बल्कि गिरावट के जोखिम को भी कम करते हैं, जिससे एक सुरक्षित और अधिक विश्वसनीय बैटरी मिलती है।
सोडियम-आयन बैटरी के लाभ और सीमाएँ:
लाभ:
- सोडियम लिथियम की तुलना में कहीं अधिक उपलब्ध है और इसे अधिक स्थायी रूप से निकाला जा सकता है।
- Na-आयन बैटरियाँ तांबे के बजाय एल्यूमीनियम का उपयोग करती हैं, जिससे उत्पादन लागत कम हो जाती है।
- शून्य वोल्ट पर परिवहन किया जा सकता है, जिससे आग लगने का खतरा कम होता है।
- तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर सुरक्षित रूप से संचालित होती है।
सीमाएँ:
- सोडियम-आयन बैटरियां वर्तमान में लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में प्रति इकाई भार में कम ऊर्जा भंडारण प्रदान करती हैं।
- प्रिज्मीय या बेलनाकार रूपों जैसे विभिन्न आकारों में ढाला नहीं जा सकता।
- सुधार के बावजूद वे अभी भी लिथियम आयरन फास्फेट बैटरियों के 8,000+ चक्रों से पीछे हैं।
- सीमित वाणिज्यिक उपस्थिति के परिणामस्वरूप वर्तमान में उच्च उत्पादन लागत होती है।
भविष्य के अनुप्रयोग और दृष्टिकोण:
- वर्तमान सीमाओं के बावजूद, सोडियम-आयन बैटरियाँ इलेक्ट्रिक दोपहिया वाहनों और ड्रोन से लेकर सौर ऊर्जा से चलने वाले ग्रामीण विद्युतीकरण प्रणालियों तक, कई तरह के अनुप्रयोगों के लिए अपार संभावनाएं रखती हैं।
- उनकी कम लागत और सुरक्षित हैंडलिंग विशेषताएँ उन्हें विकासशील क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर तैनाती के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती हैं।
- इस तकनीक को पहले ही उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षणों और क्वांटम सिमुलेशन का उपयोग करके मान्यता मिल चुकी है।
- जैसे-जैसे विस्तार के प्रयास जारी रहेंगे, Na-आयन बैटरियों पर भारत का दांव उसे वैकल्पिक बैटरी रसायन विज्ञान में अग्रणी बना सकता है, खासकर ऐसे समय में जब दुनिया सुरक्षित, स्वच्छ और अधिक न्यायसंगत ऊर्जा भंडारण समाधान चाहती है।
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