अगले दशक में आने वाली 5 इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी तकनीकें

लिथियम-आयन पर ध्यान केंद्रित किया जा रहा है: एलएफपी लागत कम करता है; उच्च निकल घनत्व बढ़ाता है; शुष्क इलेक्ट्रोड और सेल-टू-पैक लागत कम करते हैं; सिलिकॉन एनोड 6-10 मिनट में चार्ज होने का वादा करते हैं। सोडियम-आयन, ठोस अवस्था में अभी भी विनिर्माण संबंधी समस्याएँ हैं।

"बैटरी में अभूतपूर्व प्रगति" के दावे तो खूब होते हैं, लेकिन बहुत कम तकनीकें प्रयोगशाला से निकलकर इलेक्ट्रिक वाहनों में विकसित हो पाई हैं। आईडीटेकएक्स के प्रणव जसवानी और ब्लूमबर्गएनईएफ की एवेलिना स्टोइकू जैसे विशेषज्ञों ने वायर्ड को बताया कि छोटे, सही जगह पर किए गए सुधार बड़ा बदलाव ला सकते हैं, लेकिन सुरक्षा आवश्यकताओं, विनिर्माण सत्यापन और वित्तीय व्यवहार्यता के कारण अक्सर इन्हें साकार होने में वर्षों लग जाते हैं।

लिथियम-आयन इलेक्ट्रिक वाहन युग की रीढ़ बना हुआ है

अब तक की बड़ी उपलब्धियाँ लिथियम-आयन बैटरियों के इर्द-गिर्द घूमती हैं। एवेलिना स्टोइकू कहती हैं, "लिथियम-आयन बहुत परिपक्व है; निवेश का पैमाना और मौजूदा आपूर्ति श्रृंखला अगले दशक में अन्य रसायन विज्ञानियों के लिए इसे हासिल करना मुश्किल बना रही है। फिर भी, प्रणव जसवानी कहते हैं कि संरचना या प्रक्रिया में एक छोटा सा बदलाव लगभग 50 मील की रेंज बढ़ा सकता है या निर्माण लागत को इतना कम कर सकता है कि कार की कीमत कम हो जाए।"

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5 कदम जो वास्तविक बदलाव ला सकते हैं

एलएफपी: लागत में कटौती, स्थिरता बनाए रखना

यह क्यों महत्वपूर्ण है: लिथियम आयरन फ़ॉस्फ़ेट (एलएफपी) बैटरियाँ महंगे और खनन में मुश्किल निकल और कोबाल्ट के बजाय आयरन और फ़ॉस्फ़ेट का उपयोग करती हैं। एलएफपी ज़्यादा स्थिर होता है और कई चक्रों में धीरे-धीरे विघटित होता है।

संभावित लाभ: बैटरी की लागत और वाहनों की कम कीमतें – खासकर इसलिए महत्वपूर्ण क्योंकि इलेक्ट्रिक वाहन पेट्रोल से चलने वाली कारों से प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं। एलएफपी चीन में पहले से ही लोकप्रिय है और अगले कुछ वर्षों में इसके यूरोप और अमेरिका में फैलने की उम्मीद है।

चुनौतियाँ: कम ऊर्जा घनत्व, अन्य विकल्पों की तुलना में प्रति बैटरी पैक कम रेंज।

एनएमसी में उच्च निकल: अधिक रेंज, कम कोबाल्ट

यह क्यों महत्वपूर्ण है: लिथियम निकल मैंगनीज कोबाल्ट में निकल की मात्रा बढ़ाने से आकार/भार बढ़ाए बिना ऊर्जा घनत्व और परास बढ़ जाता है। इससे कोबाल्ट, जो एक महंगी और नैतिक रूप से विवादास्पद धातु है, का अपचयन भी संभव होता है।

चुनौतियाँ: कम स्थिरता, दरार या विस्फोट का ज़्यादा जोखिम, ज़्यादा कड़े डिज़ाइन और तापीय नियंत्रण की आवश्यकता, जिसके परिणामस्वरूप लागत में वृद्धि। उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए ज़्यादा उपयुक्त।

शुष्क इलेक्ट्रोड प्रक्रिया: विलायकों को न्यूनतम करें, उत्पादन दक्षता बढ़ाएँ

यह क्यों महत्वपूर्ण है: सॉल्वैंट्स के साथ सामग्री को मिलाने और फिर सुखाने के बजाय, ड्राई इलेक्ट्रोड तकनीक कोटिंग और लेमिनेशन से पहले सूखे पाउडर को मिलाती है। कम सॉल्वैंट्स पर्यावरण, स्वास्थ्य और सुरक्षा संबंधी जोखिमों को कम करते हैं; सुखाने के चरण को हटाने से टर्नअराउंड समय कम हो सकता है, दक्षता बढ़ सकती है, और निर्माण स्थान कम हो सकता है—जिससे लागत कम हो जाती है।

तैनाती की स्थिति: टेस्ला ने एनोड पर आवेदन किया है; एलजी और सैमसंग एसजीआई लाइन का परीक्षण कर रहे हैं।

चुनौती: शुष्क पाउडर प्रसंस्करण तकनीकी रूप से जटिल है, तथा बड़े पैमाने पर उत्पादन को स्थिर करने के लिए इसमें सूक्ष्म समायोजन की आवश्यकता होती है।

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सेल-टू-पैक: वॉल्यूम का लाभ उठाएं, लगभग 80 किमी जोड़ें

यह क्यों महत्वपूर्ण है: मॉड्यूल को हटाकर और सीधे बैटरी पैक में सेल लगाकर, एक ही जगह में ज़्यादा सेल लगाए जा सकते हैं। प्रणव जसवानी के अनुसार, इस तकनीक से लगभग 80 किलोमीटर की रेंज बढ़ सकती है और अधिकतम गति में सुधार हो सकता है, साथ ही निर्माण लागत में भी कमी आ सकती है। टेस्ला, बीवाईडी और सीएटीएल पहले से ही इसका इस्तेमाल कर रहे हैं।

चुनौतियाँ: मॉड्यूल के बिना तापीय अस्थिरता और संरचनात्मक शक्ति को नियंत्रित करना अधिक कठिन है; दोषपूर्ण कोशिकाओं को बदलना जटिल हो जाता है, यहां तक ​​कि पूरे क्लस्टर को खोलने या बदलने की आवश्यकता होती है।

सिलिकॉन एनोड: सघन ऊर्जा, 6-10 मिनट में तेज़ चार्ज

यह क्यों महत्वपूर्ण है: ग्रेफाइट एनोड में सिलिकॉन मिलाने से भंडारण क्षमता (लंबी दूरी) बढ़ जाती है और चार्जिंग तेज़ हो जाती है, संभवतः पूरी तरह से चार्ज होने में केवल 6-10 मिनट लगते हैं। टेस्ला ने पहले ही कुछ सिलिकॉन मिला दिया है; मर्सिडीज-बेंज और जनरल मोटर्स का कहना है कि वे बड़े पैमाने पर उत्पादन के करीब पहुँच रहे हैं।

चुनौती: सिलिकॉन चक्रीय रूप से फैलता/सिकुड़ता है, जिससे यांत्रिक तनाव और दरारें पैदा होती हैं, जिससे समय के साथ इसकी क्षमता कम हो जाती है। यह अब फ़ोन या मोटरबाइक जैसी छोटी बैटरियों में आम बात है।

तकनीकी	मुख्य लाभ	चुनौती	स्थिति
एलएफपी	कम लागत, स्थिर, धीमी गिरावट	कम ऊर्जा घनत्व	चीन में लोकप्रिय; यूरोपीय संघ/अमेरिका में वृद्धि की उम्मीद
उच्च निकल (एनएमसी)	घनत्व बढ़ाएँ, कोबाल्ट कम करें	कम स्थिरता, तापीय नियंत्रण की उच्च लागत	उच्च श्रेणी की कारों के लिए उपयुक्त
शुष्क इलेक्ट्रोड	विलायक कम करें, दक्षता बढ़ाएँ, लागत कम करें	सूखे पाउडर को संभालने में तकनीकी चुनौतियाँ	टेस्ला (एनोड); एलजी, सैमसंग एसजीआई परीक्षण
सेल-टू-पैक	~80 किमी की रेंज बढ़ाएँ, लागत कम करें	ताप नियंत्रण, मरम्मत करना कठिन	टेस्ला, BYD, CATL अनुप्रयोग
सिलिकॉन एनोड	लंबी दूरी, 6-10 मिनट में त्वरित चार्ज	विस्तार के कारण दरारें पड़ जाती हैं और क्षमता में कमी आ जाती है।	बड़े पैमाने पर उत्पादन की ओर अग्रसर

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आशाजनक प्रौद्योगिकियाँ, लेकिन अभी भी बाज़ार से दूर

सोडियम आयन: आसानी से उपलब्ध, सस्ता, ताप प्रतिरोधी

यह क्यों महत्वपूर्ण है: सोडियम लिथियम की तुलना में सस्ता, प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है और इसे संसाधित करना आसान है, जिससे आपूर्ति श्रृंखला की लागत कम होती है। सोडियम-आयन बैटरियाँ अधिक स्थिर प्रतीत होती हैं और अत्यधिक तापमान में भी अच्छा प्रदर्शन करती हैं। CATL का कहना है कि वह अगले साल बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू करेगी, और ये बैटरियाँ चीन के यात्री कार बाजार का 40% तक हिस्सा ले सकती हैं।

चुनौतियाँ: सोडियम आयन भारी होते हैं, उनका ऊर्जा घनत्व कम होता है, और वे स्थिर भंडारण के लिए बेहतर अनुकूल होते हैं। यह तकनीक अभी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, इसके आपूर्तिकर्ता कम हैं और प्रक्रियाएँ भी कम ही सिद्ध हैं।

ठोस अवस्था वाली बैटरियाँ: उच्च घनत्व वाली, सुरक्षित लेकिन निर्माण में कठिन

यह क्यों महत्वपूर्ण है: तरल/जेल इलेक्ट्रोलाइट्स को ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स से बदलने से उच्च घनत्व, तेज़ चार्जिंग, लंबी उम्र और रिसाव का कम जोखिम सुनिश्चित होता है। टोयोटा का कहना है कि वह 2027 या 2028 में सॉलिड-स्टेट बैटरी वाली कार लॉन्च करेगी। ब्लूमबर्गएनईएफ का अनुमान है कि 2035 तक, इलेक्ट्रिक वाहन और स्टोरेज उत्पादन में सॉलिड-स्टेट बैटरियों का हिस्सा 10% होगा।

चुनौतियाँ: कुछ ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स कम तापमान पर खराब प्रदर्शन करते हैं; विनिर्माण के लिए नए उपकरणों की आवश्यकता होती है; दोषरहित इलेक्ट्रोलाइट परतों का निर्माण कठिन होता है; इलेक्ट्रोलाइट चयन पर उद्योग की आम सहमति का अभाव है, जिससे आपूर्ति श्रृंखला कठिन हो जाती है।

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एक उल्लेखनीय विचार लेकिन लोकप्रिय बनाना कठिन

वायरलेस चार्जिंग: अधिकतम सुविधा, लागत अवरोध

यह क्यों महत्वपूर्ण है: कुछ निर्माताओं का कहना है कि प्लग-इन-मुक्त पार्किंग और चार्जिंग जल्द ही उपलब्ध होगी; पोर्शे एक प्रोटोटाइप दिखा रहा है और अगले साल इसका व्यावसायिक संस्करण लाने की योजना बना रहा है।

चुनौतियाँ: प्रणव जसवानी के अनुसार, वायर्ड चार्जिंग अब कुशल और स्थापित करने में काफ़ी सस्ती हो गई है। वायरलेस चार्जिंग कुछ विशिष्ट मामलों में दिखाई दे सकती है, जैसे बसें अपने रूट पर डॉक पर खड़ी होकर चार्ज कर रही हों, लेकिन इसके मुख्यधारा का विकल्प बनने की संभावना कम है।

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निष्कर्ष: उम्मीदें तो जायज़ हैं, लेकिन विकास में समय लगता है

आज की सबसे आशाजनक बैटरी तकनीकें ज़्यादातर लिथियम-आयन प्रणाली के अनुकूलन पर आधारित हैं: लागत कम करने के लिए एलएफपी, घनत्व बढ़ाने के लिए उच्च निकल, निर्माण लागत कम करने के लिए शुष्क इलेक्ट्रोड और सेल-टू-पैक, और चार्जिंग गति बढ़ाने के लिए सिलिकॉन एनोड। वहीं, सोडियम-आयन और सॉलिड-स्टेट में दीर्घकालिक क्षमता है, लेकिन उत्पादन में कई बाधाएँ हैं। जैसा कि विशेषज्ञ ज़ोर देते हैं, इलेक्ट्रिक वाहनों में छोटे-छोटे बदलाव भी दिखने में 10 साल तक लग सकते हैं - और केवल वही सुधार बाज़ार में आ पाएँगे जो सुरक्षा मानकों और आर्थिक मानदंडों पर खरे उतरेंगे।

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स्रोत: https://baonghean.vn/5-cong-nghe-pin-xe-dien-dang-ky-vong-trong-thap-ky-toi-10310384.html