ईवी चलाने वाले अधिकांश लोग कुछ बातों को लेकर चिंतित रहते हैं: पूरी तरह चार्ज होने पर कार कितनी दूर तक जा सकती है, बाहर बहुत ठंड होने पर बैटरी कैसे काम करती है, और यह कितनी जल्दी रिचार्ज हो सकती है। 25 फरवरी को नेचर जर्नल में प्रकाशित एक नए शोध पत्र से पता चलता है कि हम एक ही समय में उनमें से दो समस्याओं को हल करने के करीब हो सकते हैं।
यह शोध नानकई विश्वविद्यालय में प्रोफेसर झाओ किंग और शिक्षाविद चेन जून के नेतृत्व वाली एक टीम के साथ-साथ शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ स्पेस पावर सोर्सेज के ली योंग से आया है। उन्होंने लिथियम बैटरी को और अधिक शक्तिशाली बनाने का एक तरीका खोजा। विशेष रूप से, वे 700 Wh/kg की ऊर्जा घनत्व तक पहुँच गए। आज कारों में उपयोग की जाने वाली सबसे अच्छी बैटरियां आमतौर पर 250 Wh/kg से 255 Wh/kg के आसपास होती हैं, और सॉलिड-स्टेट बैटरियां लगभग 500 Wh/kg का वादा करती हैं।
यह समझने के लिए कि यह क्यों मायने रखता है, ईंधन टैंक की तरह बैटरी के बारे में सोचें। यदि आपके पास समान वजन के दो टैंक हैं, लेकिन एक में तीन गुना अधिक ऊर्जा है, तो आपकी कार बिना रुके बहुत आगे तक चल सकती है। नई तकनीक मौजूदा मानकों की तुलना में ऊर्जा क्षमता को लगभग तीन गुना कर देती है। इसका मतलब यह है कि इलेक्ट्रिक कारें अंततः भारी, भारी बैटरी पैक की आवश्यकता के बिना अधिक लंबी दूरी तय कर सकती हैं जो वाहन का वजन कम करती हैं।
शक्ति में इस उछाल का रहस्य बैटरी के अंदर मौजूद तरल पदार्थ - इलेक्ट्रोलाइट - में छिपा है। बैटरियां लिथियम लवण और कार्बोनेट सॉल्वैंट्स के मिश्रण का उपयोग करती हैं, जो लिथियम को चारों ओर घूमने में मदद करने के लिए ऑक्सीजन परमाणुओं पर निर्भर करती हैं। यह बहुत अच्छा काम करता है, लेकिन इसके बड़े नकारात्मक पहलू हैं। तरल इलेक्ट्रोलाइट्स गाढ़े होते हैं और आसानी से नहीं फैलते हैं। तापमान गिरने पर वे अच्छी तरह से काम करना बंद कर देते हैं, यही वजह है कि सर्दियों के दौरान कई ईवी अपनी रेंज खो देते हैं।
चीनी टीम ने कुछ अलग करने का फैसला किया। उन्होंने फ़्लोरिनेटेड हाइड्रोकार्बन सॉल्वैंट्स का उपयोग करके एक नए प्रकार का तरल बनाया। लिथियम को स्थानांतरित करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करने के बजाय, उन्होंने फ्लोरीन का उपयोग किया। यह परिवर्तन तरल को अधिक "गीला" बनाता है, इसलिए बैटरी को कार्य करने के लिए इसकी कम आवश्यकता होती है। क्योंकि तरल पतला होता है और बेहतर प्रवाहित होता है, यह ऊर्जा को बहुत तेजी से स्थानांतरित कर सकता है।
नया डिज़ाइन ठंड में अविश्वसनीय रूप से अच्छा प्रदर्शन करता है। पारंपरिक बैटरियां अक्सर जमने पर काम करना बंद कर देती हैं, लेकिन नए सेल 50°C पर भी काम कर सकते हैं। उस अत्यधिक तापमान पर भी, बैटरी लगभग 400 Wh/kg का ऊर्जा घनत्व बनाए रखती है। यह आज भी कमरे के तापमान पर अधिकांश हाई-एंड ईवी की पेशकश से अधिक है।
टीम ने बताया कि उन्हें इस बात में बहुत सावधान रहना होगा कि उन्होंने नया इलेक्ट्रोलाइट कैसे बनाया - उन्हें तरल के अंदर "स्थान" को संतुलित करना था ताकि लिथियम परमाणु स्वतंत्र रूप से घूम सकें। ऑक्सीजन से फ्लोरीन पर स्विच करके, उन्होंने उस बाधा को हटा दिया जो प्रदर्शन को बाधित कर रही थी, जिससे बैटरी एक ही समय में हल्की और मजबूत दोनों हो गई।
कई कंपनियां सॉलिड-स्टेट बैटरियां बनाने की होड़ में हैं, जिन्हें अक्सर उद्योग की "पवित्र कब्र" कहा जाता है। लेकिन वे बैटरियां भी आमतौर पर केवल 400 Wh/kg तक ही पहुंचती हैं। नई खोज से पता चलता है कि यदि रसायन विज्ञान सही है तो "तरल" बैटरियां वास्तव में ठोस-अवस्था तकनीक को मात दे सकती हैं। यदि यह प्रयोगशाला से कारखाने तक जाता है, तो यह बदल सकता है कि हम डिलीवरी ट्रकों से लेकर हवाई जहाज तक सब कुछ कैसे बनाते हैं।
ये बैटरियां उन्नत रोबोट या यहां तक कि अंतरिक्ष में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों को भी शक्ति प्रदान कर सकती हैं। वर्तमान में, 700Wh/kg संख्या केवल व्यक्तिगत सेल को संदर्भित करती है, फिर भी एक बार जब इन कोशिकाओं को एक पूर्ण बैटरी सिस्टम में इकट्ठा किया जाता है, तो लाभ पर्याप्त होगा। इस शोध से पता चलता है कि लिथियम बैटरियों में अभी भी अप्रयुक्त क्षमता है और यह सॉलिड-स्टेट तकनीक द्वारा निर्धारित अपेक्षाओं को चुनौती देती है।
