एक ठोस राज्य बैटरी क्या है और क्या वे हमारी बैटरी जीवन की समस्याओं को हल करेंगे?

मोबाइल प्रौद्योगिकी तेजी से बिजली में बढ़ रही है, लेकिन बैटरी तकनीक नहीं रख रही है। हम पारंपरिक लिथियम-आयन और लिथियम-पॉलिमर डिजाइनों की भौतिक सीमाओं तक पहुंच सकते हैं। समाधान कुछ हो सकता है जिसे सॉलिड-स्टेट बैटरी कहा जाता है.

एक सॉलिड-स्टेट बैटरी क्या है?

एक पारंपरिक बैटरी डिजाइन में-आमतौर पर लिथियम-आयन-दो ठोस धातु इलेक्ट्रोड का उपयोग तरल लिथियम नमक के साथ इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जाता है। आयनिक कण बैटरी चार्ज के रूप में एक इलेक्ट्रोड (कैथोड) से दूसरे (एनोड) तक जाते हैं, और इसके विपरीत रिवर्स होते हैं। तरल लिथियम नमक इलेक्ट्रोलाइट वह माध्यम है जो उस आंदोलन की अनुमति देता है। अगर आपने कभी बैटरी कोरोड देखा है या पंचर हो गया है, तो "बैटरी एसिड" जो बाहर निकलता है (या कभी-कभी फट जाता है) तरल इलेक्ट्रोलाइट है.

एक ठोस-राज्य बैटरी में, सकारात्मक और नकारात्मक दोनों इलेक्ट्रोड और उनके बीच इलेक्ट्रोलाइट धातु, मिश्र धातु, या कुछ अन्य सिंथेटिक सामग्री के ठोस टुकड़े होते हैं। शब्द "सॉलिड-स्टेट" आपको SSD डेटा ड्राइव की याद दिला सकता है, और यह एक संयोग नहीं है। सॉलिड-स्टेट स्टोरेज ड्राइव फ्लैश मेमोरी का उपयोग करते हैं, जो मानक हार्ड ड्राइव के विपरीत स्थानांतरित नहीं होता है, जो एक छोटे मोटर द्वारा संचालित कताई चुंबकीय डिस्क पर डेटा संग्रहीत करता है।.

यद्यपि ठोस-राज्य बैटरियों का विचार दशकों से रहा है, उनके विकास में प्रगति अभी शुरू हो रही है, वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स कंपनियों, कार निर्माताओं, और सामान्य औद्योगिक प्रदाताओं के निवेश से.

सॉलिड-स्टेट बैटरियों के बारे में क्या बेहतर है?

सॉलिड-स्टेट बैटरी अपने तरल-भरे चचेरे भाई पर कुछ अलग फायदे का वादा करती हैं: बेहतर बैटरी जीवन, तेजी से चार्ज होने का समय, और सुरक्षित अनुभव.

सॉलिड-स्टेट बैटरी एनोड, कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट को एक तरल इलेक्ट्रोलाइट में इलेक्ट्रोड को निलंबित करने के बजाय तीन समतल परतों में संपीड़ित करती है। इसका मतलब है कि आप उन्हें छोटे या कम से कम, चापलूसी कर सकते हैं जबकि एक बड़ी तरल-आधारित बैटरी के रूप में अधिक ऊर्जा धारण कर सकते हैं। इसलिए, यदि आपने अपने फोन या लैपटॉप में लिथियम आयन या लिथियम-पॉलीमर बैटरी को एक ही आकार की ठोस बैटरी से बदल दिया है, तो यह बहुत लंबा चार्ज लेगा। वैकल्पिक रूप से, आप एक उपकरण बना सकते हैं जो एक ही चार्ज को बहुत छोटा या पतला रखता है.

सॉलिड-स्टेट बैटरियां भी सुरक्षित होती हैं, क्योंकि स्पिल करने के लिए कोई जहरीली, ज्वलनशील तरल नहीं होती है, और वे पारंपरिक रिचार्जेबल बैटरियों के रूप में उतनी गर्मी का उत्पादन नहीं करते हैं। जब उन विद्युत धारा इलेक्ट्रॉनिक्स या इलेक्ट्रिक कारों की बैटरी पर लागू किया जाता है, तो वे बहुत तेज़ी से रिचार्ज कर सकते हैं, बहुत-आयन आयन कैथोड से एनोड तक बहुत तेज़ी से आगे बढ़ सकते हैं.

नवीनतम शोध के अनुसार, एक ठोस-राज्य की बैटरी क्षमता के मामले में पारंपरिक रिचार्जेबल बैटरी को 500% या उससे अधिक तक बढ़ा सकती है, और समय के दसवें हिस्से में चार्ज कर सकती है।.

नुकसान क्या हैं??

क्योंकि सॉलिड-स्टेट बैटरी एक उभरती हुई तकनीक है, वे निर्माण के लिए अविश्वसनीय रूप से महंगी हैं। इतना महंगा, वास्तव में, कि वे लेखन के समय किसी भी प्रमुख उपभोक्ता-श्रेणी के इलेक्ट्रॉनिक्स में स्थापित नहीं हैं। 2012 में, फ्लोरिडा सॉफ्टवेयर विश्लेषण और उन्नत सामग्री प्रसंस्करण विभाग के विश्वविद्यालय के लिए लिखने वाले विश्लेषकों का अनुमान है कि एक विशिष्ट सेल फोन के आकार की ठोस-राज्य बैटरी के निर्माण के लिए लगभग 15,000 डॉलर खर्च होंगे। एक इलेक्ट्रिक कार को बिजली देने के लिए $ 100,000 की लागत आएगी.

अपने फोन को पावर देने के लिए एक सॉलिड-स्टेट बैटरी को बनाने में आज हजारों डॉलर खर्च होते हैं.

इसका एक कारण यह है कि पैमाने की अर्थव्यवस्थाएं जगह-जगह नहीं हैं, लाखों-करोड़ों रिचार्जेबल बैटरियों को हर साल अभी बनाया जाता है, इसलिए सामग्री और उपकरणों की विनिर्माण लागत बड़ी आपूर्ति लाइनों में फैल जाती है। केवल कुछ कंपनियां और विश्वविद्यालय ठोस-राज्य बैटरियों पर शोध कर रहे हैं, इसलिए हर एक का उत्पादन करने की लागत खगोलीय है.

एक और मुद्दा सामग्री है। जबकि पारंपरिक रिचार्जेबल बैटरी के लिए उपयोग किए जाने वाले विभिन्न धातुओं, मिश्र धातुओं और धातु के लवण के गुणों को अच्छी तरह से जाना जाता है, हम वर्तमान में धातु के एनोड और कैथोड के बीच एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट के लिए सबसे अच्छा रासायनिक और परमाणु संरचना नहीं जानते हैं। वर्तमान शोध इसे कम कर रहा है, लेकिन इससे पहले कि हम सामग्रियों को इकट्ठा या संश्लेषित कर सकें और निर्माण प्रक्रियाओं में निवेश कर सकें, हमें अधिक विश्वसनीय डेटा एकत्र करने की आवश्यकता है.

जब मैं एक ठोस राज्य बैटरी का उपयोग करने के लिए मिल जाएगा?

सभी उभरती हुई प्रौद्योगिकी के साथ, यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि जब आप अपने हाथों को प्राप्त करेंगे, तो यह सबसे अच्छा होगा.

यह उत्साहजनक है कि उपभोक्ता बाजार में ठोस-राज्य बैटरी लाने के लिए आवश्यक अनुसंधान में कई विशाल निगम निवेश कर रहे हैं, लेकिन तत्काल भविष्य में एक बड़ी सफलता से शर्मिंदा हैं, यह कहना मुश्किल है कि आगे एक बड़ी छलांग होगी। कम से कम एक कार कंपनी का कहना है कि वह 2023 तक किसी एक वाहन को लगाने के लिए तैयार होगी, लेकिन यह अनुमान नहीं लगाती है कि कार की लागत कितनी हो सकती है। पांच साल अत्यधिक आशावादी लगते हैं; दस साल ज्यादा लग रहे हैं। सामग्री के व्यवस्थित होने और निर्माण प्रक्रियाओं के विकसित होने से पहले यह बीस साल या उससे अधिक हो सकती है.

लेकिन जैसा कि हमने लेख की शुरुआत में कहा था, पारंपरिक बैटरी तकनीक एक दीवार से टकरा रही है। और अनुसंधान और विकास के लिए संभावित बिक्री की तरह कुछ भी नहीं है। यह कम से कम थोड़ा (बहुत, बहुत कम) संभव है कि आप एक गैजेट का उपयोग करने में सक्षम हो सकते हैं या एक ठोस राज्य द्वारा संचालित कार को जल्द ही चला सकते हैं.

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