EVs को पावर देने के लिए कई तरह की नई batteries आ रही हैं 2024

EVs Batteries

दक्षिण-पश्चिम पोलैंड में निसा में एक औद्योगिक परिसर को कवर करने वाली ऊंची भूरे रंग की इमारतें ऐसी दिखती हैं जैसे एक आधुनिक कार फैक्ट्री को आसपास के खेत में टेलीपोर्ट किया गया हो।

EVs को पावर देने के लिए कई तरह की नई batteries आ रही हैं 2024
EVs car battery (Image source – Ruchira Green Earth)

हालाँकि, प्लांट कार नहीं बनाता है, लेकिन यह इलेक्ट्रिक वाहनों (EVs) के लिए ऑटोमोटिव आपूर्ति श्रृंखला का एक नया और महत्वपूर्ण हिस्सा है। ये उन बैटरियों पर निर्भर होते हैं जिनमें ऐसी सामग्रियां होती हैं जो महंगी हो सकती हैं, मुश्किल से मिलती हैं और ज्यादातर चीन में संसाधित होती हैं। निसा का संयंत्र यूरोप में बड़े पैमाने पर उन सामग्रियों का उत्पादन करने वाला पहला संयंत्र है।

लिथियम-आयन (ली-आयन) Batteries जो अधिकांश वाहनों को शक्ति प्रदान करती हैं, उनका सबसे महंगा घटक हैं, जो आमतौर पर नए होने पर वाहन की कीमत का लगभग 40% प्रतिनिधित्व करते हैं। ये Batteries जिन सामग्रियों से बनाई गई हैं, वे इसके प्रदर्शन को परिभाषित करती हैं, इसलिए वे यह निर्धारित करने में मदद करती हैं कि एक ईवी एक बार चार्ज करने पर कितनी दूर तक यात्रा कर सकती है, कितनी तेजी से जा सकती है और इसकी बैटरी कितने समय तक चलेगी। बदले में, उन बैटरियों में सबसे महत्वपूर्ण घटक इसके कैथोड हैं, जो उनके मूल्य का लगभग आधा है। निसा संयंत्र कैथोड सामग्री बनाता है, जो इसे बैटरी क्रांति के केंद्र में रखता है।

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चूँकि कुछ बाज़ारों में EVs की बिक्री धीमी है, कार निर्माता सस्ती और अधिक शक्तिशाली बैटरियों के साथ बिक्री में वृद्धि की उम्मीद कर रहे हैं। हालाँकि, सस्ती सामग्रियाँ कम स्तर का प्रदर्शन प्रदान कर सकती हैं, इसलिए इनका उपयोग छोटी दूरी की शहरी कारों में किए जाने की संभावना है। अधिक महंगे उच्च प्रदर्शन वाले संस्करण लक्जरी और स्पोर्ट्स कारों के लिए लक्षित हैं। और बीच में कहीं दोनों के संस्करण हैं। इसका मतलब यह है कि ईवीएस कई अलग-अलग प्रकार की बैटरी का उपयोग करेगा, और प्रत्येक संस्करण को कैथोड सक्रिय सामग्री (कैम) के एक अलग मिश्रण की आवश्यकता होगी।

निसा दिखाती है कि उद्योग इस multi – Batteries भविष्य के लिए कैसे तैयारी कर रहा है। “हम एक घोड़े का समर्थन नहीं कर रहे हैं,” ब्रुसेल्स-आधारित सामग्री समूह, जो निसा ऑपरेशन का मालिक है, उमिकोर के बॉस माथियास मिड्रेइच कहते हैं। यह रणनीति संयंत्र के डिज़ाइन में परिलक्षित होती है। अधिकांश कारखानों को एक रैखिक तरीके से कॉन्फ़िगर किया गया है, जैसे-जैसे संचालन किया जाता है, कच्चे माल उत्पादन लाइन के साथ आगे बढ़ते हैं।

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चीन और दक्षिण कोरिया में यूमिकोर की मौजूदा कैम फैक्ट्रियां इसी तरह से काम करती हैं। हालाँकि, निसा में उत्पादन को मॉड्यूलर तरीके से व्यवस्थित किया जाता है। अलग-अलग इमारतों में अलग-अलग प्रक्रियाएं की जाती हैं, जिनके बीच सामग्री को विशाल बोरे जैसे कंटेनरों में ले जाया जाता है। इससे उत्पादन को मांग के अनुसार वैकल्पिक बैटरी रसायन बनाने के लिए जल्दी से स्विच किया जा सकता है, और प्रौद्योगिकियों के विकसित होने पर नई प्रक्रियाओं को और अधिक आसानी से पेश किया जा सकता है। इस व्यवस्था का उपयोग कंपनी द्वारा कनाडा में बनाए जा रहे कैम प्लांट के लिए एक टेम्पलेट के रूप में किया जा रहा है।

वर्तमान में, निसा संयंत्र में प्रवेश करने वाला मुख्य कच्चा माल लिथियम है, जो ज्यादातर चिली और ऑस्ट्रेलिया की खदानों से आता है। परीक्षण के बाद, विशाल भट्टियों में पकाने से पहले इसे निकल, मैंगनीज और कोबाल्ट के विभिन्न संयोजनों के साथ मिश्रित किया जाता है। फिर इसे छलनी किया जाता है, साफ किया जाता है और तथाकथित एनएमसी बैटरी सेल बनाने के लिए बैटरी निर्माताओं को भेजा जाता है। निसा में उपयोग की जाने वाली सटीक विधियाँ जटिल और अत्यधिक स्वामित्व वाली हैं।

आगंतुकों और कर्मचारियों को आभूषणों सहित अन्य वस्तुओं के साथ-साथ उनके फोन से भी राहत मिल गई है (कुछ उपकरण संवेदनशील चुंबकीय शक्तियों का उपयोग करते हैं)।

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Batteries -निर्माता कैथोड बनाने के लिए कैम को धातु की पन्नी पर कोट करते हैं। जब बैटरी को चार्ज किया जाता है, तो कैथोड पर लिथियम परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन अलग हो जाते हैं, जिससे आयन नामक आवेशित कण बनते हैं। आयन एक तरल इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से दूसरे इलेक्ट्रोड में चले जाते हैं, जिसे एनोड कहा जाता है, जो अक्सर कार्बन से बना होता है।

विभाजक सामग्री द्वारा इलेक्ट्रॉनों को इस मार्ग पर जाने से रोका जाता है, वे चार्जिंग सर्किट के तारों के साथ एनोड तक यात्रा करते हैं जहां वे आयनों के साथ फिर से जुड़ जाते हैं और संग्रहीत हो जाते हैं। जब बैटरी डिस्चार्ज हो जाती है, तो प्रक्रिया उलट जाती है, इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रिक मोटर जैसे उपकरणों को शक्ति मिलती है।

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अधिकांश कार निर्माता कम कोबाल्ट का उपयोग करने, या इसे पूरी तरह से खत्म करने का प्रयास कर रहे हैं। न केवल यह महंगा, जहरीला और दुर्लभ है, बल्कि कोबाल्ट खनन को इसके प्राथमिक स्रोत डेमोक्रेटिक रिपब्लिक ऑफ कांगो में श्रम दुर्व्यवहार से जोड़ा गया है। इस कारण से, यूमिकोर अनैतिक प्रथाओं को बाहर करने के लिए एक निगरानी प्रक्रिया का उपयोग करता है। ऐसी ट्रेसेबिलिटी तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है, कम से कम यूरोपीय संघ में जहां फरवरी 2027 से ईवीएस के लिए “बैटरी पासपोर्ट” की आवश्यकता होगी। ये उनके उत्पादन में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के स्रोत और प्रकृति का विवरण देंगे।

एनएमसी कोशिकाओं का एक सस्ता विकल्प लिथियम-आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) का उपयोग करता है। ये कोबाल्ट और निकल के बिना काम करते हैं, लेकिन इनमें ऊर्जा घनत्व कम होता है। कुछ उपयोगों के लिए इससे कोई फर्क नहीं पड़ता। चीन में एलएफपी-संचालित वाहन छोटी दूरी तय करने वाले शहरी मोटर चालकों के बीच लोकप्रिय साबित हो रहे हैं। कुछ मानक श्रेणी के टेस्ला भी एलएफपी कोशिकाओं का उपयोग करते हैं।

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लिथियम का एक अन्य विकल्प सोडियम है, जो भारी होने के बावजूद सस्ता और आसानी से प्राप्त होने वाला है। सोडियम batteries मैंगनीज और लोहे जैसी अपेक्षाकृत सस्ती धातुओं से बने कैथोड का उपयोग कर सकती हैं, लेकिन इनमें भी एनएमसी कोशिकाओं की तुलना में प्रदर्शन का स्तर कम होता है। चीन की दुनिया की सबसे बड़ी कंपनी कैटल सहित कई बैटरी निर्माता पहले से ही सोडियम कोशिकाओं के लिए उत्पादन लाइनें स्थापित कर रहे हैं। विश्लेषकों की एक कंपनी, idTechEx का मानना ​​है कि वे ली-आयन बैटरियों की तुलना में 20-30% सस्ती हो सकती हैं। एक संभावित विशाल बाजार ग्रिड पर नवीकरणीय ऊर्जा का भंडारण कर रहा है, जहां बढ़ा हुआ वजन कोई समस्या नहीं है।

साथ ही, ली-आयन batteries में भी सुधार हो रहा है। शक्तिशाली ठोस-अवस्था संस्करण, जो तरल इलेक्ट्रोलाइट के बिना काम करते हैं, क्षितिज पर हैं। अन्य कंपनियों के अलावा टोयोटा भी इन्हें विकसित कर रही है। वे छोटे और हल्के होंगे, मौजूदा ईवीएस की सीमा दोगुनी हो जाएगी और रिचार्जिंग का समय कुछ मिनटों तक कम हो जाएगा। सबसे पहले ये महंगे होंगे और लक्जरी और स्पोर्ट्स मॉडल में प्रदर्शित होने की संभावना है। यूमिकोर ने वाहनों में परीक्षण के लिए ओलेन, बेल्जियम में एक उद्देश्य-निर्मित प्रोटोटाइप केंद्र में ठोस-राज्य बैटरी का उत्पादन शुरू कर दिया है।

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अभी और भी batteries केमिस्ट्री आ रही हैं। यूमिकोर डीआरएक्स (अव्यवस्थित सेंधा नमक) की खोज कर रहा है जो एक क्रिस्टलीय संरचना को संदर्भित करता है जो ली-आयन कोशिकाओं को एक ऊर्जा घनत्व दे सकता है जो कोबाल्ट और निकल से मेल खाता है, लेकिन मैंगनीज और टाइटेनियम जैसी अधिक आसानी से उपलब्ध सामग्री के साथ। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में गेरब्रांड सेडर और उनके सहयोगियों का मानना ​​है कि डीआरएक्स बैटरियां पांच साल के भीतर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो सकती हैं।

EVs की बिक्री में मामूली मंदी के बावजूद, बैटरी सामग्री की मांग तेजी से बढ़ रही है। निसा प्लांट, जो सितंबर 2022 में खुला, पहले से ही विस्तार कर रहा है और पावरको के साथ एक संयुक्त उद्यम में अगले दरवाजे पर एक दूसरी फैक्ट्री बनाई जा रही है, एक कंपनी जो वोक्सवैगन समूह की बैटरी गतिविधियों को जोड़ती है। संयुक्त रूप से, दोनों संयंत्रों में प्रति वर्ष 200gwh से अधिक कैथोड सामग्री का उत्पादन करने की क्षमता है, जो लगभग 3m ईवीएस के लिए पर्याप्त है।

Batteries के दूसरी ओर, एनोड में भी अधिक नवीनता दिखाई देने लगी है। सिएटल के पास स्थित कंपनी Group14 Technologies ने सिलिकॉन-कार्बन मिश्रित से बने एनोड सामग्री का निर्माण शुरू कर दिया है। आमतौर पर, एनोड ग्रेफाइट से बनाए जाते हैं। सिलिकॉन, जो प्रचुर मात्रा में और सस्ता है, सैद्धांतिक रूप से ग्रेफाइट की तुलना में दस गुना अधिक लिथियम आयनों को अवशोषित कर सकता है। हालाँकि, ऐसा करने पर, सिलिकॉन अपने आकार से तीन या चार गुना तक फूल सकता है, जिससे उनका उपयोग करने वाली बैटरियों के क्षतिग्रस्त होने का खतरा हो जाएगा।

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कंपनी के रणनीति प्रमुख ग्रांट रे बताते हैं कि समूह 14 के मिश्रण में विस्तार शामिल है क्योंकि यह सिलिकॉन को कार्बन नैनोकणों से बने “मचान” में रखता है। यह सिलिकॉन-कंपोजिट एनोड को Batteries की ऊर्जा घनत्व को 50% तक बढ़ाने की अनुमति देगा। जैसे-जैसे कंपनी उत्पादन बढ़ा रही है, सिलिकॉन एनोड का उपयोग करने वाली पहली बैटरियों में उच्च-प्रदर्शन वाले अनुप्रयोग होने की संभावना है – जर्मन स्पोर्ट्स-कार निर्माता पोर्श, फर्म के समर्थकों में से एक है।

वास्तव में ये सभी प्रतिद्वंद्वी batteries प्रौद्योगिकियाँ कैसे विकसित होती हैं यह सामग्री की कीमतों पर निर्भर करेगा। सोडियम जैसे सस्ते पदार्थों के बढ़ते उपयोग से लिथियम, निकल और कोबाल्ट की आपूर्ति पर दबाव कम हो सकता है। पुनर्चक्रण भी वैसा ही होगा, क्योंकि battery सामग्री की बढ़ती मात्रा सड़क के अंत तक पहुंचने वाली ईवीएस की बढ़ती संख्या से आएगी। विजेताओं को चुनना वास्तव में कठिन होगा। निसा के कारखाने की तरह, बैटरी उद्योग को सभी लचीलेपन की आवश्यकता है।

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