ठोस अवस्था वाली बैटरी के लिए महत्वपूर्ण मोड़?
2022-07-14
ठोस अवस्था वाली बैटरी के लिए महत्वपूर्ण मोड़?
बैटरी प्रौद्योगिकी में निवेश के सबसे गर्म क्षेत्रों में से एक के रूप में, ठोस राज्य की बैटरी में ऊर्जा घनत्व और सुरक्षा के मामले में पारंपरिक तरल बैटरी के मुकाबले स्पष्ट फायदे हैं।उन्हें व्यापक रूप से अगली पीढ़ी की बैटरी प्रौद्योगिकी के रूप में सबसे आशाजनक माना जाता हैक्या ठोस अवस्था वाली बैटरी के बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ इसका मतलब यह है कि उद्योग ने एक व्यावसायिक सफलता हासिल की है?
हाल ही में, चाइना साइंस एंड टेक्नोलॉजी फ्यूजन एनर्जी ने सफलतापूर्वक उत्पादन बढ़ाया है और अपनी 628Ah और 314Ah सॉलिड-स्टेट बैटरी लॉन्च की है।बैटरी में निवेश के सबसे लोकप्रिय क्षेत्रों में से एक के रूप में, ठोस-राज्य बैटरी में ऊर्जा घनत्व और सुरक्षा के मामले में पारंपरिक तरल बैटरी के मुकाबले उल्लेखनीय फायदे हैं, जो उद्योग के भीतर व्यापक ध्यान आकर्षित करते हैं।ठोस अवस्था की बैटरी के पैमाने पर उत्पादन के साथ, क्या यह उद्योग के लिए एक वाणिज्यिक मील का पत्थर है?
अर्ध-ठोस बैटरी के औद्योगीकरण में तेजी
वर्तमान में, बाजार में मुख्यधारा की लिथियम बैटरी ट्रांसमिशन वाहक के रूप में तरल इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करती है। असामान्य परिस्थितियों में जैसे ओवरचार्जिंग या आंतरिक शॉर्ट सर्किट,तरल इलेक्ट्रोलाइट आसानी से गर्म हो सकता है, विघटित हो जाते हैं और गैस उत्पन्न करते हैं, जिससे बैटरी में आग लगने या विस्फोट होने की संभावना होती है। तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स से बदलकर मूल रूप से लिथियम बैटरी की सुरक्षा के मुद्दों को हल किया जा सकता है,जबकि उच्च ऊर्जा घनत्व और बेहतर प्रदर्शन की मांग को भी पूरा करता है।
यह समझा जाता है कि उद्योग में चर्चा की जा रही ठोस-राज्य बैटरी आमतौर पर अर्ध-ठोस बैटरी, अर्ध-ठोस बैटरी,या ठोस-तरल हाइब्रिड बैटरी 5%-15% की कम इलेक्ट्रोलाइट सामग्री के साथइनमें कुछ तरल इलेक्ट्रोलाइट होते हैं, जो सामग्री डिजाइन, विनिर्माण प्रक्रिया, उपकरण उत्पादन और लागत के संदर्भ में बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए व्यवहार्य बनाते हैं।
"नई ऊर्जा उद्योग श्रृंखला के मजबूत विनिर्माण नींव का लाभ उठाते हुए,चीनी बैटरी कंपनियों ने ठोस-राज्य बैटरी प्रौद्योगिकी और औद्योगिक श्रृंखला लेआउट के अनुसंधान और विकास में महत्वपूर्ण सफलता हासिल की हैचीनी कंपनियों जैसे वीलियन न्यू एनर्जी, किंगताओ एनर्जी और गानफेंग लिथियम द्वारा अर्ध-ठोस बैटरी के बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ,अर्ध-ठोस बैटरी ने वास्तव में आर्थिक अर्थों में औद्योगिकीकरण प्राप्त किया है, "ज़ोंगगुआनकन के न्यू बैटरी टेक्नोलॉजी इनोवेशन एलायंस के महासचिव यू किंगजियाओ ने हाल ही में 2024 सॉलिड-स्टेट बैटरी इंडस्ट्री इकोसिस्टम समिट में कहा।उन्होंने कहा कि ठोस अवस्था वाली बैटरी का वाणिज्यिक उपयोग निकट आ रहा है।, और जो कोई भी उद्योग की ऊंचाई पर सबसे पहले कब्जा कर लेगा, वह विकास में पहल करेगा।
पूरी तरह से ठोस अवस्था वाली बैटरी के व्यावसायीकरण में चुनौतियां
अर्ध-ठोस बैटरी के बड़े पैमाने पर उत्पादन और अनुप्रयोग के बावजूद, पूरी तरह से ठोस-राज्य बैटरी के व्यावसायीकरण को अभी भी प्रौद्योगिकी और लागत के संदर्भ में चुनौतियों की एक श्रृंखला का सामना करना पड़ता है।
तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स से बदलने में सामग्री चयन का एक मुख्य तकनीकी मुद्दा शामिल है। उद्योग ने तीन मुख्य ठोस-राज्य बैटरी प्रणालियों का पता लगाया हैः पॉलिमर, सल्फाइड,और ऑक्साइडबहुलक ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स को संसाधित करना आसान है, सूखी और गीली दोनों विनिर्माण प्रक्रियाओं के साथ संगत है, और सबसे कम बड़े पैमाने पर उत्पादन कठिनाई है, लेकिन कम चालकता है।यूरोपीय कंपनियों का मुख्य ध्यान इस तकनीकी मार्ग पर है।सल्फाइड्स में सबसे अच्छा प्रदर्शन होता है, लेकिन हवा में नमी और अधिकांश ध्रुवीय सॉल्वैंट्स के प्रति संवेदनशील होते हैं और कोशिकाओं के निर्माण के लिए आइसोस्टैटिक प्रेसिंग उपकरण से दबाव की आवश्यकता होती है,उच्च लागत का कारण बनता हैCATL, BYD, और EVE Energy जैसी चीनी कंपनियां इस तकनीकी मार्ग को पसंद करती हैं। कुछ स्टार्टअप ऑक्साइड मार्ग का विकल्प चुनते हैं।
"पूरी तरह से ठोस-राज्य की बैटरी सामग्री, सेल विनिर्माण प्रक्रियाओं और विनिर्माण उपकरणों में एक व्यापक नवाचार उन्नयन का प्रतिनिधित्व करती है।औद्योगिक श्रृंखला में क्रांतिकारी बदलाव आएंगे, "एसवीओल्ट एनर्जी में फ्रंटियर टेक्नोलॉजी आरएंडडी के जनरल मैनेजर मियाओ लिक्सियाओ ने कहा। उन्होंने कहा कि ठोस-राज्य बैटरी सिस्टम डिजाइन और रीसाइक्लिंग में चुनौतियों का सामना करती हैं। उदाहरण के लिए, विनिर्माण के दौरान,तरल बैटरी शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकता है कि गलत संरेखण को रोकने के लिए इलेक्ट्रोड के चारों ओर लपेटने के लिए विभाजक का उपयोग करें, और उन्हें अति-उच्च दबाव घनत्व की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, ठोस-राज्य बैटरी में विभाजक की कमी होती है, और ढेर की गई परतें अति-उच्च दबाव के तहत घनत्व प्राप्त करती हैं,इलेक्ट्रोड के किनारों को टूटने और गलत संरेखण के लिए प्रवण बनाना"ठोस-राज्य की बैटरी हैमबर्गर की तरह है, सामग्री के साथ परतें जो दबाव के तहत किनारों से बह सकती हैं, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है,जबकि तरल बैटरी रोल्ड पैनकेक की तरह हैं, शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए लिपटे हुए हैं। "
वर्तमान में ठोस-राज्य बैटरी की लागत तरल बैटरी की तुलना में अधिक है। मियाओ लिक्सियाओ ने कहा कि "सल्फाइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट सामग्री की लागत बेहद अधिक है, जो 20 तक पहुंचती है,000 युआन प्रति किलो, भविष्य में 5,000 युआन प्रति किलोग्राम तक गिरने की संभावना है। हालांकि, ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स सेल द्रव्यमान का 20% से अधिक हैं, और ऐसी कीमतें बाजार में अस्वीकार्य हैं। "
हुनान झोंगके शिंगचेंग ग्राफाइट कं, लिमिटेड के अध्यक्ष पिटाओ ने कहा, "प्रत्येक कंपनी की अपनी तकनीकी विशेषताएं होती हैं। तकनीकी दिशाओं की अनिश्चितता के कारण,अपस्ट्रीम औद्योगिक श्रृंखला प्रतीक्षा और देखने की स्थिति में हैठोस-राज्य बैटरी को पूंजी निवेश में अधिक sunk लागत से बचने के लिए उत्पादों को तदनुसार कॉन्फ़िगर करने के लिए अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम के लिए अपेक्षाकृत निर्धारित दिशा की आवश्यकता होती है।
मिश्रित सामग्री डिजाइन के माध्यम से 1+1>2 प्राप्त करना
अस्पष्ट तकनीकी मार्गों और लागत में कमी के स्थानों के कारण, उद्योग की कंपनियां धीरे-धीरे अर्ध-ठोस से पूरी तरह से ठोस अवस्था में संक्रमण करना चुन रही हैं।
"पूरी तरह से ठोस-राज्य बैटरी मार्ग में मतभेद हैं, और विभेदित प्रतिस्पर्धा ठोस-राज्य बैटरी अनुप्रयोगों के विस्तार को बढ़ावा देगी", शु हंगयू ने कहा,वेलियन न्यू एनर्जी में वैज्ञानिक अनुसंधान एवं विकास के निदेशकउनका मानना है कि वर्तमान में, एक एकल ठोस इलेक्ट्रोलाइट सामग्री पूरी तरह से ठोस-राज्य बैटरी की जरूरतों को पूरा नहीं कर सकती है। तरल और ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स का संयोजन एक समाधान है,अधिकांश पारंपरिक तरल लिथियम बैटरी प्रक्रियाओं और उपकरणों के साथ संगत रहते हुए एकल इलेक्ट्रोलाइट सामग्री की कमियों की भरपाईऑक्साइड और पॉलीमर ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स के फायदे को जोड़कर, वीलियन न्यू एनर्जी ने मिश्रित ठोस-तरल बैटरी का औद्योगिकरण किया है, जिसमें उत्पादों का उपयोग कम शक्ति में किया जाता है,नई ऊर्जा वाहन, और ऊर्जा भंडारण क्षेत्र।
उद्योग के एक सूत्र ने कहा, "प्रत्येक प्रकार की सामग्री के अपने फायदे और नुकसान हैं।जो यह भी मानता है कि मिश्रित ठोस-राज्य बैटरी बड़े पैमाने पर उत्पादन प्राप्त करने के लिए एक प्रभावी तरीका है. "ठोस अवस्था की बैटरी को कला का काम नहीं बनाया जा सकता है, उत्पादों के साथ बहुत महंगा है, कई बार या यहां तक कि तरल बैटरी की तुलना में दस गुना अधिक,जो कभी भी वाहन अनुप्रयोगों के लिए संभव नहीं होगा. "
वानक्सियांग 123 कं, लिमिटेड में सेल सामग्री अनुसंधान एवं विकास विभाग के निदेशक सु मिन का मानना है कि चाहे अर्ध-ठोस या पूरी तरह से ठोस अवस्था में हो, एक इष्टतम ऊर्जा घनत्व है।कोई एकल सर्वोत्तम प्रौद्योगिकी समाधान नहीं हैसभी उच्च विशिष्ट ऊर्जा आवश्यकताओं के तहत सुरक्षा जोखिमों को संबोधित करने के लिए तकनीकी साधन हैं।पूरी तरह ठोस अवस्था वाली बैटरी के तकनीकी और औद्योगीकरण के मुद्दों को दूर करने के लिए पूरे उद्योग के सामूहिक प्रयासों की आवश्यकता होती है.
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