വിശദീകരണം: ഭാവിയിലെ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്കായി മത്സരിക്കുന്ന ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യകൾ

മത്സരിക്കുന്ന EV പവർട്രെയിൻ സാങ്കേതികവിദ്യകളിലേക്കുള്ള ഒരു GlobalData ഗൈഡ്

ഇരുപത്തിയൊന്നാം നൂറ്റാണ്ടിലെ എണ്ണ ബാരലുകളാണ് ബാറ്ററികൾ

കഴിഞ്ഞ ദശകത്തിൽ, പോർട്ടബിൾ കൺസ്യൂമർ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, മൊബൈൽ ഇന്റർനെറ്റ്, ആദ്യത്തെ ഇലക്ട്രിക് കാറുകൾ, ഇടയ്ക്കിടെ പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിന്റെയും ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെയും പ്രാരംഭ സ്വീകാര്യത എന്നിവ പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിന് ബാറ്ററി വ്യവസായം വേണ്ടത്ര പുരോഗമിച്ചിട്ടുണ്ട്. കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനത്തെ നേരിടുന്നതിൽ സംഭരിച്ച ഊർജ്ജത്തിന്റെ ത്വരിതപ്പെടുത്തലും വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതുമായ പങ്ക് കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, അടുത്ത പത്ത് വർഷത്തിനുള്ളിൽ ഇത് ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട വ്യവസായങ്ങളിൽ ഒന്നായി മാറും.

ആവശ്യത്തിന് ബാറ്ററികൾ ഉണ്ടാകുമോ?

ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ഗവൺമെന്റുകൾ അവരുടെ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥകളെ ഡീകാർബണൈസ് ചെയ്യുന്നതിനെക്കുറിച്ച് ഗൗരവമായി ചിന്തിക്കുമ്പോൾ, വിലകുറഞ്ഞതും സുരക്ഷിതവും ഉയർന്ന പ്രകടനശേഷിയുള്ളതും ദീർഘകാലം നിലനിൽക്കുന്നതും കുറഞ്ഞ കാർബൺ-ഫുട്‌പ്രിന്റ് ബാറ്ററികൾക്കുള്ള ആവശ്യം കുതിച്ചുയരും, പ്രത്യേകിച്ച് ഓട്ടോമോട്ടീവ് വ്യവസായത്തിൽ നിന്ന്.

തൽഫലമായി, അടുത്ത ദശകത്തിൽ വിതരണ ശൃംഖലയിലെ തടസ്സങ്ങൾ യാഥാർത്ഥ്യമാകും. ലോകത്തിലെ നിലവിലുള്ളതും ആസൂത്രിതവുമായ ബാറ്ററി ഗിഗാഫാക്ടറികൾക്ക് ഭക്ഷണം നൽകുന്നതിന് കുറഞ്ഞ ചെലവിലുള്ളതും എളുപ്പത്തിൽ ശുദ്ധീകരിക്കാവുന്നതുമായ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ അഭാവമാണ് വിതരണ സുരക്ഷയ്ക്ക് ഏറ്റവും വലിയ ഭീഷണി. മാത്രമല്ല, നിർണായകമായ ധാതു ഖനികളിലെ നിക്ഷേപത്തിലെ ഇടിവ് - പരിസ്ഥിതി, സാമൂഹിക, ഭരണ (ESG) ഘടകങ്ങളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന പ്രാധാന്യത്തോടൊപ്പം - പുതിയ ശേഷിയുടെ വികസനം പരിമിതപ്പെടുത്തും.

ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ (ഇവി) ആവശ്യകതയിലെ കുത്തനെയുള്ള വർധനവും ഖനനം ചെയ്തതും ശുദ്ധീകരിച്ചതുമായ ബാറ്ററി ലോഹങ്ങളുടെ ക്ഷാമവും കാരണം 2025 ആകുമ്പോഴേക്കും ആഗോളതലത്തിൽ ഗുരുതരമായ എന്നാൽ താൽക്കാലികമായ ബാറ്ററി ക്ഷാമം ഉണ്ടാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, അപൂർവ വസ്തുക്കളുടെ ഉപയോഗം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയും പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളും ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യകളും വികസിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയും ഏറ്റവും പ്രധാനമായി, ഒരു ആഗോള ബാറ്ററി പുനരുപയോഗ വ്യവസായം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിലൂടെയും ഇത് ഒരു സ്ഥിരമായ ഭീഷണിയായി മാറുന്നത് തടയാൻ വ്യവസായം വൻതോതിൽ നിക്ഷേപം നടത്തുന്നു.

അതേസമയം, ഖനികളും റിഫൈനറുകളും മുതൽ ഘടക മാർക്കറുകളും സെൽ ഉൽ‌പാദകരും വരെയുള്ള മുഴുവൻ ആഗോള വിതരണ ശൃംഖലയും ചൈനയുടെ നിയന്ത്രണത്തിലാണെന്നത് വളർന്നുവരുന്ന ഒരു ഭൗമരാഷ്ട്രീയ പ്രശ്നമാണ്. 2030 ആകുമ്പോഴേക്കും ബാറ്ററി വിതരണ ശൃംഖലകളിൽ ചൈനയെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കാൻ യുഎസും യൂറോപ്പും കാര്യമായ നടപടികൾ കൈക്കൊള്ളുന്നു. ബാറ്ററി പുനരുപയോഗം പരിസ്ഥിതി സുസ്ഥിരതയെപ്പോലെ തന്നെ ഭൗമരാഷ്ട്രീയത്തെയും ബാധിക്കുന്നു. ഊർജ്ജ പരിവർത്തനത്തിന് വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ബാറ്ററി സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥ നിർണായകമാകും, കൂടാതെ EV വ്യാപ്തവും ജീവിതാവസാന വോള്യവും കുത്തനെ ഉയരുമ്പോൾ രാജ്യങ്ങളും (കമ്പനികളും) ആഭ്യന്തര പുനരുപയോഗം വികസിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

രസതന്ത്രം - ചില അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങൾ

ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യകൾ നിരവധി രസതന്ത്രങ്ങൾ, വ്യത്യസ്ത സെൽ തരങ്ങൾ, ഇതര സാങ്കേതികവിദ്യകൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.   

ബാറ്ററി എന്നത് ഒന്നോ അതിലധികമോ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സെല്ലുകൾ അടങ്ങിയ ഒരു കണ്ടെയ്‌നറാണ്, അതിൽ രാസോർജ്ജം വൈദ്യുതിയായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അവ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. മറ്റ് പല സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെയും നിർണായക സഹായികളാണ് ബാറ്ററികൾ. ആധുനിക മൊബൈൽ ജീവിതശൈലികളിലും ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ (ഇവി) വൻതോതിലുള്ള ഉൽപാദനത്തിലും അവ അവിഭാജ്യമാണ്. പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജത്തിലേക്കുള്ള പരിവർത്തനത്തിൽ ബാറ്ററി, ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സാങ്കേതികവിദ്യകൾ അടിസ്ഥാനപരമായിരിക്കും.

ബാറ്ററി സെല്ലുകൾ രണ്ട് തരത്തിലുണ്ട്: പ്രൈമറി സെല്ലുകളും സെക്കൻഡറി സെല്ലുകളും.

• പ്രാഥമിക കോശങ്ങൾ മാറ്റാനാവാത്ത ഒരു രാസപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ വൈദ്യുത പ്രവാഹം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, അവയെ ഡിസ്പോസിബിൾ ബാറ്ററികൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
• ഒരു റിവേഴ്‌സിബിൾ രാസപ്രവർത്തനത്തിലൂടെയാണ് ദ്വിതീയ സെല്ലുകൾ ഈ വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. ഇവയെ പലപ്പോഴും റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികൾ അല്ലെങ്കിൽ സംഭരണ ​​സെല്ലുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഒരു ഇന്ധന സെൽ മറ്റൊരു ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സാണ്, പക്ഷേ അത് ഒരു ബാറ്ററിയല്ല. ബാറ്ററികൾ അതിനുള്ളിൽ നിലവിലുള്ള രാസവസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഊർജ്ജം സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. ഇതിനു വിപരീതമായി, വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള രാസവസ്തുക്കളുടെ ഉറവിടമായി ഒരു ഇന്ധന സെൽ അതിലൂടെ ഒഴുകുന്ന തുടർച്ചയായ, ബാഹ്യ ഇന്ധന വിതരണം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആളില്ലാ ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങളിലും, കാറുകളിലും, ബാക്കപ്പ് അടിയന്തര വൈദ്യുതിക്കും ഇന്ധന സെല്ലുകൾ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇന്ധനങ്ങൾ - സാധാരണയായി ഹൈഡ്രജൻ - ദൈനംദിന ഉപയോഗത്തിന് വളരെ അപകടകരമാണെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

ബാറ്ററികൾ രാസോർജ്ജത്തെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നു

ബാറ്ററികൾ രാസോർജ്ജം സംഭരിക്കുകയും ഒരു ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ അതിനെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. അവയിൽ മൂന്ന് പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: ഒരു പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് (കാഥോഡ്), ഒരു നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് (ആനോഡ്), ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റ്. രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകളും വ്യത്യസ്ത വസ്തുക്കളാൽ നിർമ്മിച്ചതാണ്. ചില രാസ സ്പീഷീസുകൾക്ക് സെമി പെർമെബിൾ ആയ ഒരു സെപ്പറേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഇലക്ട്രോഡുകൾ പരസ്പരം വേർതിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ബാറ്ററി ഒരു കേസിംഗിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഒരു ബാറ്ററി ഒരു വൈദ്യുത സർക്യൂട്ടുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഒരു ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു. ആനോഡിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ വയർ വഴി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഉപകരണത്തിന് പവർ നൽകുകയും കാഥോഡിലേക്ക് ഒഴുകുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഓരോ ബാറ്ററി സെല്ലിലും പരിമിതമായ അളവിൽ പ്രതിപ്രവർത്തന വസ്തുക്കൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒടുവിൽ, ബാറ്ററിയിലെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രക്രിയകൾ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ വിതരണം ചെയ്യുന്നത് നിർത്തുകയും വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്നത് നിർത്തുകയും ചെയ്യും. ഇക്കാരണത്താൽ, ഒരു ബാറ്ററിയിൽ ലഭ്യമായ വൈദ്യുതി പരിമിതമാണ്.

റീചാർജ് ചെയ്യുന്നു

സോളാർ പാനലുകൾ, വിൻഡ് ടർബൈനുകൾ, കാർ ബ്രേക്കുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മെയിൻ വൈദ്യുതി പോലുള്ള ഒരു ബാഹ്യ സ്രോതസ്സ് ഉപയോഗിച്ച് സെക്കൻഡറി ബാറ്ററികൾ റീചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും. റീചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ വിപരീതമായി സംഭവിക്കുകയും സെല്ലിനെയും അതിന്റെ ഘടകങ്ങളെയും അവയുടെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് പുനഃസ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ബാറ്ററി കാഠിന്യം, ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണം തുടങ്ങിയ പ്രതിഭാസങ്ങൾ ബാറ്ററികൾ അനന്തമായ തവണ റീചാർജ് ചെയ്യുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു. ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ അപകടകരമായ ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിംഗിന് കാരണമാകും, എന്നിരുന്നാലും പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ സെറാമിക് സെപ്പറേറ്ററുകൾ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

കണക്റ്റഡ് ഉപകരണങ്ങൾ (ഉദാ: ലാപ്‌ടോപ്പുകൾ, സ്മാർട്ട്‌ഫോണുകൾ), ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ (ഇവി), വീട്ടിലെ പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ സംഭരണം എന്നിവയ്‌ക്കെല്ലാം ലിഥിയം-അയൺ (ലി-അയൺ) ആണ് പ്രധാന ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യ. ഈ ഉപയോഗ സാഹചര്യങ്ങളിലെല്ലാം സുരക്ഷയ്ക്ക് പരമപ്രധാന പ്രാധാന്യമുണ്ട്. സുരക്ഷ കാരണം ലി-അയൺ ഈ മേഖലകളിൽ വിജയിക്കുന്നു. ദീർഘായുസ്സുള്ള ചെറുതും ശക്തവുമായ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള ആവശ്യം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, അപകടകരമായ തീപിടുത്തങ്ങൾക്കും സ്ഫോടനങ്ങൾക്കും കാരണമാകുന്ന ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ടിംഗിന്റെയും അമിത ചൂടാക്കലിന്റെയും പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ ഗവേഷകർ സജീവമായി ശ്രമിക്കുന്നു.

ലി-അയൺ കോശങ്ങൾ ഒരു നിശ്ചിത ഭാരത്തിന് (ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത) കൂടുതൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുന്നു.

ലെഡ്-ആസിഡ് അല്ലെങ്കിൽ NiMH-അധിഷ്ഠിത ബാറ്ററികളേക്കാൾ ഒരു നിശ്ചിത ഭാരത്തിനും അളവിനും കൂടുതൽ ഊർജ്ജം സംഭരിക്കാൻ Li-ion സെല്ലുകൾക്ക് കഴിയും, കൂടാതെ വേഗത്തിൽ റീചാർജ് ചെയ്യാനും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാനും ഇത് അനുവദിക്കുന്നു. ഭാരം കുറഞ്ഞ പാക്കേജിൽ മികച്ച ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത അത്യാവശ്യമായതിനാൽ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്ക് ഊർജ്ജ സംഭരണത്തിന് ഈ ഗുണങ്ങൾ അവയെ അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

ഇന്നത്തെ പോർട്ടബിൾ ഇലക്ട്രോണിക്സിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റൊരു തരം ബാറ്ററിയാണ് ലിഥിയം അയൺ ഫോസ്ഫേറ്റ് (LFP) ബാറ്ററികൾ. ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററികളേക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയാണ് LFP-കൾക്കുള്ളത്, അതിനാൽ ഉയർന്ന നിരക്കിൽ ബാറ്ററികൾ കളയുന്ന പവർ-ആസക്തിയുള്ള ഇലക്ട്രോണിക്സുകൾക്ക് ഇത് സാധാരണമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, LFP-കൾക്ക് കുറഞ്ഞ ഡീഗ്രഡേഷനോടെ ഉയർന്ന താപനിലയെ നേരിടാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിന് മുമ്പ് ദീർഘനേരം പ്രവർത്തിക്കേണ്ട വസ്തുക്കൾക്ക് അനുയോജ്യവുമാണ്. കൂടാതെ, LFP ബാറ്ററികൾക്ക് സാധാരണയായി Li-ion ബാറ്ററികളേക്കാൾ കൂടുതൽ ലൈഫ് സൈക്കിളുകൾ ഉണ്ട്. അതായത്, അവ കൂടുതൽ തവണ ചാർജ് ചെയ്യാനും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യാനും കഴിയും. ലി-അയൺ ബാറ്ററികളേക്കാൾ LFP-കളുടെ ഏറ്റവും വലിയ ഗുണങ്ങളിലൊന്ന് സുരക്ഷയാണെന്ന് വാദിക്കാം. മെച്ചപ്പെട്ട താപ, രാസ സ്ഥിരത അർത്ഥമാക്കുന്നത് LFP-കൾ ചൂടുള്ള താപനിലയിൽ തണുപ്പായിരിക്കുമെന്നും വേഗത്തിൽ ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴോ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോഴോ തെറ്റായി കൈകാര്യം ചെയ്താൽ കത്തുന്നതല്ല (തീ പിടിക്കില്ല) എന്നുമാണ്.

വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ ബാറ്ററികളേക്കാൾ ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്ന നൂതന ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രികളും വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

ഭാരം കുറഞ്ഞത്, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത, വിശാലമായ താപനില സഹിഷ്ണുത, ദീർഘമായ ജീവിതചക്രം, മെച്ചപ്പെട്ട സുരക്ഷ എന്നിവയാണ് പ്രകടന ഗുണങ്ങൾ. ഉദാഹരണത്തിന്, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളിലെ ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഒരു തകർച്ചയുടെയോ സെല്ലിന്റെ ഘടനയുടെ പരാജയത്തിന്റെയോ സമയത്ത് പുറം വായുവുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ അവിശ്വസനീയമാംവിധം അസ്ഥിരമാകും. ലിഥിയം ബാറ്ററി തീപിടുത്തങ്ങൾ പ്രത്യേകിച്ച് അക്രമാസക്തവും കെടുത്താൻ പ്രയാസവുമാണ്, പലപ്പോഴും പൂർണ്ണമായും നിഷ്ക്രിയമാകാൻ ഒന്നിലധികം ദിവസത്തേക്ക് വെള്ളത്തിൽ മുക്കിവയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്. ജ്വലന വാഹന തീപിടുത്തങ്ങളേക്കാൾ കൂടുതൽ ആവൃത്തിയിൽ EV തീപിടുത്തങ്ങൾ സംഭവിക്കുമെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നതിന് തെളിവുകളൊന്നുമില്ല - വാസ്തവത്തിൽ, അവ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കനുസരിച്ച് സാധ്യത കുറവായിരിക്കാം.

എന്നിരുന്നാലും, വൈദ്യുത വാഹന നിർമ്മാതാക്കൾ ഇപ്പോഴും തങ്ങളുടെ വാഹനങ്ങൾ സുരക്ഷിതമാണെന്ന് പൊതുജനങ്ങൾക്ക് ഉറപ്പുനൽകേണ്ടതുണ്ട്. ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി തീപിടുത്തം മൂലം വലയുന്ന സാംസങ് ഗാലക്‌സി നോട്ട് 7 എന്ന സ്മാർട്ട്‌ഫോണിന്റെ വിനാശകരമായ ലോഞ്ച്, ഈ ബാറ്ററി കെമിസ്ട്രിയുടെ സാധ്യതയുള്ള അപകടങ്ങളെ പൊതുജനങ്ങളുടെ ശ്രദ്ധയിലേക്ക് കൊണ്ടുവന്നു - വൈദ്യുത വാഹന നിർമ്മാതാക്കൾ ആവർത്തിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കാത്ത ഒരു തെറ്റ്.

സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ബാറ്ററികളാണ് അടുത്ത ഏറ്റവും പ്രായോഗികമായ ഓപ്ഷൻ.

പരമ്പരാഗത കോശങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന അതേ ലിഥിയം-അയൺ അധിഷ്ഠിത രാസപ്രവർത്തനമാണ് സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സെല്ലുകൾ സാധാരണയായി ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുന്നതിനും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ആനോഡും കാഥോഡും വേർതിരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലാണ് വ്യത്യാസം. പരമ്പരാഗത കോശങ്ങൾ ദ്രാവക അധിഷ്ഠിത ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു - സാധാരണയായി ഒരു ജൈവ ലായകത്തിൽ സസ്പെൻഡ് ചെയ്ത ലിഥിയം ഉപ്പ് - അതേസമയം സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സെല്ലുകൾ അത് വേഫർ-നേർത്ത സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് മാറ്റുന്നു, സാധാരണയായി സെറാമിക്, പോളിമർ അല്ലെങ്കിൽ ഗ്ലാസ് എന്നിവയിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ചതാണ്.

ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് നീക്കം ചെയ്യുന്നത് നിരവധി സാധ്യതയുള്ള നേട്ടങ്ങൾ നൽകുന്നു. സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സെല്ലുകൾ അവയുടെ ദ്രാവക അധിഷ്ഠിത എതിരാളികളേക്കാൾ ഭാരം കുറഞ്ഞതും കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ളതുമാണ്, അതായത് പായ്ക്ക് ഭാരം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും, അല്ലെങ്കിൽ ഊർജ്ജ ശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് രൂപീകരണത്തെ അവ കൂടുതൽ പ്രതിരോധിക്കണം, ഇത് പവർ ഡിസ്ചാർജ് പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും സാധ്യതയുള്ള ചാർജിംഗ് വേഗത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ബാറ്ററി പാക്കിന്റെ സേവന ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. കൂടാതെ, വൻതോതിലുള്ള നിർമ്മാണം കൈവരിക്കുമ്പോൾ, വ്യാവസായിക ലായകങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനാൽ പരമ്പരാഗത ലി-അയൺ സെല്ലുകളേക്കാൾ അവ നിർമ്മിക്കുന്നത് എളുപ്പവും വേഗത്തിലുള്ളതുമായിരിക്കും.

ബാറ്ററി സുരക്ഷയുടെ കാര്യത്തിൽ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സെല്ലുകൾ കൂടുതൽ വ്യക്തമായ നേട്ടങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. തകരാറുള്ളതോ കേടായതോ ആയ ലിഥിയം-അയൺ സെല്ലുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന തീപിടുത്തങ്ങൾ വ്യാപകമായി പ്രചരിപ്പിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട് (ഉദാ: ഷെവർലെ ബോൾട്ടും അതിന്റെ എൽജി-സോഴ്‌സ്ഡ് ബാറ്ററികളും). പല സന്ദർഭങ്ങളിലും, ആന്തരിക പരാജയമോ ബാഹ്യ കേടുപാടുകളോ അസ്ഥിരമായ ലിഥിയം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനെ പുറം വായുവുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്താൻ കാരണമാവുകയും അത് കത്തിക്കുകയും മുഴുവൻ ബാറ്ററി പായ്ക്കിനെയും നശിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാലാണ് ഈ തീപിടുത്തങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നത്. സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ ഈ പ്രശ്‌നങ്ങളെ പൂർണ്ണമായും മറികടക്കുകയും തീയ്ക്കും സ്ഫോടനത്തിനും വളരെ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളവയാണ് - അവ പഞ്ചർ ചെയ്താലും അല്ലെങ്കിൽ ആഘാതം സംഭവിച്ചാലും പോലും.

സൈദ്ധാന്തികമായി നിരവധി നേട്ടങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ലൈറ്റ് വാഹനങ്ങൾക്കായി സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സെല്ലുകൾ വൻതോതിൽ നിർമ്മിക്കാനുള്ള കഴിവ് ഇതുവരെ ഒരു കമ്പനിക്കും തെളിയിച്ചിട്ടില്ല, അവയിൽ മിക്കതും ഇപ്പോഴും ബെഞ്ച്-ടെസ്റ്റ് ഘട്ടത്തിലാണ്. സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റും ഇലക്ട്രോഡുകളും അവയുടെ മുഴുവൻ ഉപരിതലത്തിലും തുല്യമായി ഇന്റർഫേസ് ചെയ്യുന്ന രീതിയിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത് ഉൾപ്പെടെ ചില പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കേണ്ടതുണ്ട്, കാരണം ഏതെങ്കിലും വാർപ്പിംഗ് സെൽ കാര്യക്ഷമതയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന വിടവുകൾ സൃഷ്ടിക്കും. കൂടാതെ, മെറ്റീരിയൽ സ്ഥിരത ഒരു പ്രശ്നമാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ പൊട്ടൽ കോശ പ്രകടനത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന സൂക്ഷ്മമായ ഒടിവുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.

ഫ്രാൻസിലെ ബൊല്ലോറിന്റെ അനുബന്ധ സ്ഥാപനമായ ബ്ലൂ സൊല്യൂഷൻസ്, ഡൈംലറിന്റെ ഇസിറ്റാരോ ജി ആർട്ടിക്കുലേറ്റഡ് അർബൻ ബസിനായി സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് സെല്ലുകൾ വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള കരാർ നേടിയിട്ടുണ്ട് - ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്കായി രേഖപ്പെടുത്തിയ ആദ്യത്തെ വാണിജ്യ വിതരണ കരാർ. എന്നിരുന്നാലും, ഓപ്ഷണൽ സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് പായ്ക്ക് 50C നും 80C നും ഇടയിലുള്ള താരതമ്യേന ഉയർന്ന പ്രവർത്തന താപനിലയിലേക്ക് മനഃപൂർവ്വം ചൂടാക്കേണ്ടതുണ്ട് - ഇത് പ്രക്രിയയിൽ ചില പരിധി കുറയ്ക്കുകയും പ്രവചനാതീതമായ ഉപയോഗ രീതികളുള്ള ലൈറ്റ് വാഹനങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് അനുചിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഇന്ധന സെല്ലുകൾ (ഹൈഡ്രജൻ) - ഒരു ദീർഘകാല പന്തയം

ഇന്ധന സെൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ (FCEV-കൾ) ഒരു ഇന്ധന സെൽ മെംബ്രൺ വഴി ഇന്ധനത്തെ - സാധാരണയായി ഹൈഡ്രജനെ - ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇതിൽ വെള്ളം മാത്രമാണ് ഉദ്‌വമനം. ഈ പവർ നേരിട്ട് ഇലക്ട്രിക് മോട്ടോറിലേക്ക് അയയ്ക്കാം അല്ലെങ്കിൽ പിന്നീടുള്ള ഉപയോഗത്തിനായി ഒരു പ്രത്യേക ബാറ്ററിയിൽ സൂക്ഷിക്കാം. ജ്വലന വാഹനങ്ങളെപ്പോലെ FCEV-കളും ടാങ്കിൽ ഹൈഡ്രജൻ നിറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ വേഗത്തിൽ 'ഇന്ധനം നിറയ്ക്കാൻ' കഴിയും, ഇത് BEV-കൾക്ക് ആവശ്യമായ ദൈർഘ്യമേറിയ റീചാർജ് കാലയളവ് ഇല്ലാതാക്കുന്നു. വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഊർജ്ജ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെ ഭാഗമായുള്ള അതിന്റെ സാധ്യതയുള്ള പങ്കാണ് ഹൈഡ്രജനിലേക്കുള്ള പ്രേരണയെ ഭാഗികമായി നയിക്കുന്നത്. ഇവിടെ, പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന കാറ്റ് അല്ലെങ്കിൽ ജലവൈദ്യുത ഊർജ്ജം കടൽ വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് ഹൈഡ്രജൻ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. തുടർന്ന് ഹൈഡ്രജൻ ആ സ്രോതസ്സുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഓഫ്-പീക്ക് ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു സംഭരണിയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

FCEV-കൾക്ക് നിരവധി സാധ്യതയുള്ള ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, BEV-കളുമായി മത്സരിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് പരിഷ്കരണം ആവശ്യമാണ്. ഹൈഡ്രജൻ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ചെലവ് നിലവിൽ ഗ്യാസോലിൻ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ചെലവിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, ഇത് റീഫില്ലുകൾ ചെലവേറിയതാക്കുന്നു. കൂടാതെ, FCEV-കളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാന സൗകര്യങ്ങൾ ഇതുവരെ നിർമ്മിച്ചിട്ടില്ല, അതേസമയം EV റീചാർജിംഗ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ ഇതിനകം തന്നെ അതിവേഗം വളരുകയാണ്.

ഹെവി-ഡ്യൂട്ടി, വാണിജ്യ വാഹനങ്ങൾക്ക് FCEV-കൾ ഏറ്റവും വലിയ മൂല്യമുള്ളതായിരിക്കാം. ബാറ്ററികൾ ഭാരമുള്ളവയാണ്, അതിനാൽ ദീർഘദൂര ട്രക്കുകൾക്ക് അവ അനുയോജ്യമല്ല, കാരണം ആവശ്യമായ ബാറ്ററികളുടെ വലിയ ഭാരം വളരെയധികം വഹിക്കാനുള്ള ശേഷി ഉപയോഗിക്കും. ദീർഘദൂര ട്രക്കുകൾ സ്വീകരിക്കുന്ന പ്രവചനാതീതമായ റൂട്ടുകൾക്ക് ഫലപ്രദമായി സേവിക്കുന്നതിന് കുറച്ച് ഹൈഡ്രജൻ റീഫ്യൂവലിംഗ് സ്റ്റേഷനുകൾ ആവശ്യമാണ്.

സാരാംശത്തിൽ, വ്യവസായത്തിൽ FCEV-കളെ ദീർഘകാലാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഗതാഗതത്തിനായുള്ള ഒരു സാധ്യതയുള്ള യാത്രാ ദിശയായി കാണുന്നു - ക്ലോസ്ഡ്-ലൂപ്പ് ചാർജിംഗ് സ്റ്റേഷൻ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾക്കൊപ്പം ഹെവി-ഡ്യൂട്ടി വാണിജ്യ വാഹനങ്ങളിലാണ് ഇവയുടെ പ്രയോഗങ്ങൾ കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്നത്.

ഉറവിടം വെറും ഓട്ടോ

നിരാകരണം: മുകളിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ Chovm.com-ൽ നിന്ന് സ്വതന്ത്രമായി just-auto.com ആണ് നൽകുന്നത്. വിൽപ്പനക്കാരന്റെയും ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും ഗുണനിലവാരവും വിശ്വാസ്യതയും സംബന്ധിച്ച് Chovm.com യാതൊരു പ്രാതിനിധ്യവും വാറന്റിയും നൽകുന്നില്ല.