تین بیٹری ٹیکنالوجیز جو مستقبل کو طاقت دے سکتی ہیں۔

دنیا کو زیادہ طاقت کی ضرورت ہے، ترجیحاً ایسی شکل میں جو صاف اور قابل تجدید ہو۔ہماری توانائی کو ذخیرہ کرنے کی حکمت عملی فی الحال لیتھیم آئن بیٹریوں کے ذریعے تشکیل دی گئی ہے – اس طرح کی ٹیکنالوجی کے جدید ترین کنارے پر – لیکن ہم آنے والے سالوں میں کس چیز کا انتظار کر سکتے ہیں؟

آئیے کچھ بیٹری کی بنیادی باتوں کے ساتھ شروع کریں۔بیٹری ایک یا زیادہ خلیوں کا ایک پیکٹ ہے، جن میں سے ہر ایک میں ایک مثبت الیکٹروڈ (کیتھوڈ)، ایک منفی الیکٹروڈ (انوڈ)، ایک الگ کرنے والا اور ایک الیکٹرولائٹ ہوتا ہے۔ان کے لیے مختلف کیمیکلز اور مواد کا استعمال بیٹری کی خصوصیات کو متاثر کرتا ہے - یہ کتنی توانائی کو ذخیرہ اور آؤٹ پٹ کر سکتی ہے، کتنی طاقت فراہم کر سکتی ہے یا اسے کتنی بار خارج اور ری چارج کیا جا سکتا ہے (جسے سائیکلنگ کی صلاحیت بھی کہا جاتا ہے)۔

بیٹری کمپنیاں ایسی کیمسٹری تلاش کرنے کے لیے مسلسل تجربات کر رہی ہیں جو سستی، گھنی، ہلکی اور زیادہ طاقتور ہوں۔ہم نے پیٹرک برنارڈ – Saft ریسرچ ڈائریکٹر سے بات کی، جنہوں نے تبدیلی کی صلاحیت کے ساتھ بیٹری کی تین نئی ٹیکنالوجیز کی وضاحت کی۔

نئی جنریشن لیتھیم آئن بیٹریاں

یہ کیا ہے؟

لتیم آئن (لی-آئن) بیٹریوں میں، توانائی کا ذخیرہ اور رہائی لیتھیم آئنوں کی مثبت سے منفی الیکٹروڈ کی طرف الیکٹرولائٹ کے ذریعے آگے پیچھے کی جاتی ہے۔اس ٹیکنالوجی میں، مثبت الیکٹروڈ لتیم کے ابتدائی ماخذ کے طور پر اور منفی الیکٹروڈ لیتھیم کے لیے میزبان کے طور پر کام کرتا ہے۔کئی کیمسٹریز لی-آئن بیٹریوں کے نام سے اکٹھی کی جاتی ہیں، جیسا کہ کئی دہائیوں کے انتخاب اور اصلاح کے نتیجے میں مثبت اور منفی فعال مواد کے کمال کے قریب ہے۔Lithiated دھاتی آکسائڈ یا فاسفیٹس موجودہ مثبت مواد کے طور پر استعمال ہونے والا سب سے عام مواد ہے۔گریفائٹ، بلکہ گریفائٹ/سلیکون یا لیتھیٹیڈ ٹائٹینیم آکسائڈز کو منفی مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔

اصل مواد اور سیل ڈیزائن کے ساتھ، لی آئن ٹیکنالوجی اگلے آنے والے سالوں میں توانائی کی حد تک پہنچنے کی امید ہے۔اس کے باوجود، خلل ڈالنے والے فعال مواد کے نئے خاندانوں کی حالیہ دریافتوں کو موجودہ حدود کو غیر مقفل کرنا چاہیے۔یہ اختراعی مرکبات مثبت اور منفی الیکٹروڈز میں زیادہ لیتھیم ذخیرہ کر سکتے ہیں اور پہلی بار توانائی اور طاقت کو یکجا کرنے کی اجازت دیں گے۔اس کے علاوہ، ان نئے مرکبات کے ساتھ، خام مال کی کمی اور تنقید کو بھی مدنظر رکھا جاتا ہے۔

اس کے فوائد کیا ہیں؟

آج، تمام جدید ترین سٹوریج ٹیکنالوجیز میں سے، لی-آئن بیٹری ٹیکنالوجی توانائی کی کثافت کی اعلیٰ ترین سطح کی اجازت دیتی ہے۔پرفارمنس جیسے تیز چارج یا درجہ حرارت آپریٹنگ ونڈو (-50 ° C تک 125 ° C تک) سیل ڈیزائن اور کیمسٹری کے بڑے انتخاب کے ذریعہ ٹھیک کیا جا سکتا ہے۔مزید برآں، li-ion بیٹریاں اضافی فوائد دکھاتی ہیں جیسے کہ بہت کم خود خارج ہونے والے مادہ اور بہت طویل زندگی اور سائیکل چلانے کی کارکردگی، عام طور پر ہزاروں چارجنگ/ڈسچارجنگ سائیکل۔

ہم کب اس کی توقع کر سکتے ہیں؟

اعلی درجے کی لی آئن بیٹریوں کی نئی نسل کی سالڈ اسٹیٹ بیٹریوں کی پہلی نسل سے پہلے تعیناتی کی توقع ہے۔وہ انرجی سٹوریج سسٹمز جیسے ایپلی کیشنز میں استعمال کے لیے مثالی ہوں گے۔قابل تجدید ذرائعاور نقل و حمل (سمندریریلوے،ہوا بازیاور سڑک سے باہر نقل و حرکت) جہاں اعلی توانائی، اعلی طاقت اور حفاظت لازمی ہے۔

لیتھیم سلفر بیٹریاں

یہ کیا ہے؟

لی-آئن بیٹریوں میں، لتیم آئنوں کو فعال مواد میں ذخیرہ کیا جاتا ہے جو چارج اور خارج ہونے کے دوران مستحکم میزبان ڈھانچے کے طور پر کام کرتا ہے۔لیتھیم سلفر (Li-S) بیٹریوں میں، کوئی میزبان ڈھانچہ نہیں ہوتا ہے۔خارج ہونے کے دوران، لیتھیم اینوڈ کھا جاتا ہے اور سلفر مختلف کیمیائی مرکبات میں تبدیل ہو جاتا ہے۔چارج کرنے کے دوران، ریورس عمل ہوتا ہے.

اس کے فوائد کیا ہیں؟

ایک Li-S بیٹری بہت ہلکے فعال مواد کا استعمال کرتی ہے: مثبت الیکٹروڈ میں سلفر اور منفی الیکٹروڈ کے طور پر دھاتی لیتھیم۔یہی وجہ ہے کہ اس کی نظریاتی توانائی کی کثافت غیر معمولی طور پر زیادہ ہے: لیتھیم آئن سے چار گنا زیادہ۔یہ ہوا بازی اور خلائی صنعتوں کے لیے ایک اچھا فٹ بناتا ہے۔

Saft نے سالڈ سٹیٹ الیکٹرولائٹ پر مبنی سب سے ذہین Li-S ٹیکنالوجی کا انتخاب کیا اور اس کی حمایت کی ہے۔یہ تکنیکی راستہ بہت زیادہ توانائی کی کثافت، لمبی زندگی لاتا ہے اور مائع پر مبنی Li-S (محدود زندگی، ہائی سیلف ڈسچارج، …) کی اہم خرابیوں کو دور کرتا ہے۔

مزید برآں، یہ ٹیکنالوجی ٹھوس حالت لتیم آئن کے لیے اضافی ہے جس کی بدولت اس کی اعلیٰ کشش ثقل توانائی کی کثافت (+30% Wh/kg میں داؤ پر لگی ہوئی ہے)۔

ہم کب اس کی توقع کر سکتے ہیں؟

اہم ٹیکنالوجی کی رکاوٹوں کو پہلے ہی دور کیا جا چکا ہے اور پختگی کی سطح مکمل پیمانے پر پروٹو ٹائپ کی طرف بہت تیزی سے ترقی کر رہی ہے۔

طویل بیٹری لائف کی ضرورت والی ایپلی کیشنز کے لیے، اس ٹیکنالوجی کی سالڈ سٹیٹ لیتھیم آئن کے بعد ہی مارکیٹ میں پہنچنے کی امید ہے۔

سالڈ اسٹیٹ بیٹریاں

یہ کیا ہے؟

سالڈ سٹیٹ بیٹریاں ٹیکنالوجی کے لحاظ سے ایک مثالی تبدیلی کی نمائندگی کرتی ہیں۔جدید لی آئن بیٹریوں میں، آئن مائع الیکٹرولائٹ (جسے آئنک چالکتا بھی کہا جاتا ہے) کے پار ایک الیکٹروڈ سے دوسرے الیکٹروڈ میں منتقل ہوتا ہے۔تمام ٹھوس حالت والی بیٹریوں میں، مائع الیکٹرولائٹ کو ٹھوس مرکب سے بدل دیا جاتا ہے جو اس کے باوجود لیتھیم آئنوں کو اپنے اندر منتقل ہونے دیتا ہے۔یہ تصور نئے سے بہت دور ہے، لیکن گزشتہ 10 سالوں میں - پوری دنیا کی گہری تحقیق کی بدولت - ٹھوس الیکٹرولائٹس کے نئے خاندان بہت زیادہ آئنک چالکتا کے ساتھ دریافت ہوئے ہیں، جو مائع الیکٹرولائٹ کی طرح ہے، جس سے اس مخصوص تکنیکی رکاوٹ کو دور کیا جا سکتا ہے۔

آج،Saftتحقیق اور ترقی کی کوششیں 2 اہم مادی اقسام پر مرکوز ہیں: پولیمر اور غیر نامیاتی مرکبات، جس کا مقصد فزیکو-کیمیائی خصوصیات جیسے کہ عمل کی صلاحیت، استحکام، چالکتا…

اس کے فوائد کیا ہیں؟

پہلا بڑا فائدہ سیل اور بیٹری کی سطحوں پر حفاظت میں نمایاں بہتری ہے: ٹھوس الیکٹرولائٹس اپنے مائع ہم منصبوں کے برعکس گرم ہونے پر غیر آتش گیر ہوتی ہیں۔دوسرا، یہ اختراعی، ہائی وولٹیج کی اعلیٰ صلاحیت والے مواد کے استعمال کی اجازت دیتا ہے، کم از کم خود خارج ہونے کے نتیجے میں بہتر شیلف لائف کے ساتھ ڈینسر، ہلکی بیٹریوں کو فعال کرتا ہے۔مزید برآں، سسٹم کی سطح پر، یہ اضافی فوائد لائے گا جیسے آسان میکانکس کے ساتھ ساتھ تھرمل اور حفاظتی انتظام۔

چونکہ بیٹریاں اعلی طاقت سے وزن کے تناسب کی نمائش کر سکتی ہیں، یہ الیکٹرک گاڑیوں میں استعمال کے لیے مثالی ہو سکتی ہیں۔

ہم کب اس کی توقع کر سکتے ہیں؟

تکنیکی ترقی کے جاری رہنے کے ساتھ ہی کئی قسم کی آل سالڈ اسٹیٹ بیٹریاں مارکیٹ میں آنے کا امکان ہے۔سب سے پہلے گریفائٹ پر مبنی اینوڈز کے ساتھ سالڈ اسٹیٹ بیٹریاں ہوں گی، جس سے توانائی کی کارکردگی اور حفاظت میں بہتری آئے گی۔وقت کے ساتھ، دھاتی لتیم اینوڈ کا استعمال کرتے ہوئے ہلکی ٹھوس حالت کی بیٹری ٹیکنالوجیز تجارتی طور پر دستیاب ہو جانی چاہئیں۔