इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग को ताज़ा करने के लिए पावर बैटरी?

जापान के निक्केई शिंबुन ने 9 दिसंबर को बताया कि टोयोटा एक सॉलिड स्टेट बैटरी विकसित कर रही है, जो एक बार चार्ज होने पर 500 किलोमीटर चल सकती है और पूरी तरह चार्ज होने में 10 मिनट का समय लेती है, जो पारंपरिक इलेक्ट्रिक वाहनों की तुलना में कम से कम दो-तिहाई कम है। उम्मीद है कि टोयोटा बड़े पैमाने पर उत्पादन में ठोस राज्य बैटरी वाहनों का दुनिया का पहला निर्माता बन जाएगा, और अगले साल प्रोटोटाइप वाहन लॉन्च करेगा।

टोयोटा की खबर के अलावा, वोक्सवैगन और बिल गेट्स द्वारा संयुक्त रूप से निवेश की गई कंपनी क्वांटमस्केप ने एक नई सॉलिड स्टेट बैटरी तकनीक भी जारी की, जो 15 मिनट में 80% चार्ज कर सकती है, ऊर्जा घनत्व को 50% तक बढ़ा सकती है और व्यापक रेंज का सामना कर सकती है। तापमान - 30 ℃ जितना कम। फॉक्सवैगन ने कहा कि उसका लक्ष्य 2025 तक एक नई बैटरी उत्पादन लाइन बनाना है।

तो, सॉलिड स्टेट बैटरी और पारंपरिक बैटरी के बीच क्या अंतर है?

पारंपरिक लिथियम बैटरी: यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड, डायाफ्राम और नकारात्मक इलेक्ट्रोड से बनी होती है, और फिर इलेक्ट्रोलाइट से भरी होती है।

सॉलिड स्टेट बैटरी: लिथियम बैटरी सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती है, और इलेक्ट्रोलाइट सामग्री काफी हद तक सॉलिड स्टेट लिथियम बैटरी के प्रदर्शन को निर्धारित करती है।

दोनों के बीच मुख्य अंतर यह है कि ठोस-अवस्था बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट ठोस होता है, जिसका अर्थ है कि सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयन प्रवास का माध्यम तरल से ठोस में बदल जाता है। कैथोड सामग्रियों के निरंतर उन्नयन के साथ, ठोस इलेक्ट्रोलाइट बेहतर समन्वय बना सकता है, जो बैटरी प्रणाली की ऊर्जा घनत्व में सुधार के लिए अनुकूल है।

सॉलिड स्टेट बैटरी के फायदे.

पारंपरिक लिथियम बैटरियों की तुलना में ठोस इलेक्ट्रोलाइट के उपयोग के कारण, ठोस बैटरियों में गैर दहन, उच्च तापमान प्रतिरोध, गैर संक्षारण, गैर अस्थिरता, कम आग जोखिम और उच्च ऊर्जा घनत्व की विशेषताएं होती हैं।

सॉलिड स्टेट बैटरी का औद्योगीकरण।

सॉलिड स्टेट बैटरी को बैटरी ऊर्जा घनत्व और सहनशक्ति की चिंता का अंतिम समाधान माना जाता है। सॉलिड स्टेट बैटरी के कई फायदे हैं, लेकिन इसकी उच्च लागत और कम उत्पादन क्षमता के कारण इसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया है।

सॉलिड स्टेट बैटरियों का व्यावसायीकरण उतना तेज़ नहीं हो सकता जितना लोग सोचते हैं। 2019 में, निंग्डे टाइम्स ने कहा कि वह सभी सॉलिड स्टेट बैटरियों के विकास के लिए प्रतिबद्ध है और उसने नमूने तैयार किए हैं, लेकिन उन्हें पूरी तरह से व्यावसायीकृत होने में 10 साल लगेंगे, जिसका मतलब है कि वे बड़े पैमाने पर उत्पादन से दूर हैं।

सॉलिड स्टेट बैटरी के अनुप्रयोग शेड्यूल का अनुमान लगाया गया है।

-2021 सॉलिड-स्टेट बैटरी बाजार की ऊष्मायन अवधि होगी। प्रासंगिक उत्पाद योजना और अनुसंधान और विकास किया जाएगा, और बाजार में अभी भी टर्नरी बैटरियों का वर्चस्व रहेगा।

-2021-2025 से, सॉलिड स्टेट बैटरियां अनुप्रयोग के प्रारंभिक चरण में प्रवेश करेंगी, बैटरी ऊर्जा घनत्व 300-500Wh/kg तक पहुंच जाएगा, और कम संख्या में हाई-एंड इलेक्ट्रिक वाहन सॉलिड स्टेट बैटरियों से लैस होंगे।

-2025 से 2030 या उससे भी अधिक समय तक, बाजार वास्तव में परिपक्व होगा, सॉलिड-स्टेट बैटरियों का ऊर्जा घनत्व 500Wh/kg से अधिक होगा, और बड़े पैमाने पर उत्पादन वास्तव में लोकप्रिय होगा।

सामान्य तौर पर, सभी सॉलिड स्टेट बैटरियां, विशेष रूप से ऑटोमोबाइल जैसे उच्च वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए, औद्योगीकरण के पैमाने से बहुत दूर हैं और उन्हें और अधिक उन्नयन और लागत नियंत्रण की आवश्यकता है।

कुछ लोग क्यों कहते हैं कि बड़े पैमाने पर उत्पादन आसन्न है, जबकि अन्य कहते हैं कि इसमें 10 साल लगेंगे?

जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, वर्तमान में बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विज्ञापित "सॉलिड स्टेट बैटरियां" सभी सॉलिड स्टेट बैटरियां नहीं हैं, बल्कि अर्ध-सॉलिड स्टेट बैटरियां हैं।

अर्ध ठोस बैटरियों में आमतौर पर एक इलेक्ट्रोड पर एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट और दूसरे पर एक तरल इलेक्ट्रोलाइट होता है। बहुत से लोग त्वरित व्यावसायिक उपयोग के लिए अर्ध-ठोस बैटरियों का प्रयोग कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, टोयोटा ने ट्राम के लिए सभी ठोस बैटरियां विकसित करने पर ध्यान केंद्रित किया है, लेकिन उसका कहना है कि वह धीरे-धीरे "अर्ध-ठोस" बैटरियों के साथ शुरुआत करेगी।

जब निंग डे ने कहा कि बड़े पैमाने पर उत्पादन में 10 साल लगेंगे, तो उनका मतलब सभी सॉलिड स्टेट बैटरियों से था, और यही लक्ष्य था।

क्या टोयोटा और क्वांटमस्केप की सॉलिड-स्टेट बैटरियां स्टार्टअप्स के लिए खतरा पैदा करेंगी?

सॉलिड स्टेट बैटरी विकास के दृष्टिकोण से।

यूरोपीय और अमेरिकी देशों में बैटरी प्रौद्योगिकी नवाचार का नेतृत्व मुख्य रूप से स्टार्टअप्स द्वारा किया जाता है। क्योंकि छोटे उद्यम यूरोपीय और अमेरिकी देशों में नवाचार के लिए जिम्मेदार हैं, और बड़े उद्यम विलय और अधिग्रहण के माध्यम से नवाचार समस्याओं का समाधान करते हैं, इसलिए बड़े पैमाने पर खोज करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

जापान में पारंपरिक ऑटोमोबाइल और मशीनरी उद्यमों का वर्चस्व है, क्योंकि जापानी पारंपरिक उद्यम बहुत दूरदर्शी हैं और किसी भी नई तकनीक को आज़माना चाहते हैं।

China entered the field of solid state battery relatively late. However, we believe that solid state batteries are not as impressive as the media described. Even if there is a gap of 1-2 years in research and development, it is not enough to overturn the position of the head power battery company.

सबसे पहले, जैसे-जैसे लिथियम बैटरियां मुख्यधारा बन जाएंगी, उनमें तेजी से सुधार होगा। वर्तमान तरल संस्करण, या, में सुधार जारी रहेगा, खासकर यदि आपको हर साल, 5 साल, 10 साल में 30% सुधार मिलता है, तो बेहतर बैटरी दक्षता सॉलिड-स्टेट बैटरी के समान होगी।

दूसरा, नवीन सॉलिड-स्टेट बैटरी तकनीक को आसानी से उद्यमों में एकीकृत किया जा सकता है। सॉलिड स्टेट बैटरी भी लिथियम बैटरी का मार्ग है। लिथियम बैटरी के मार्ग पर, इन उन्नत प्रौद्योगिकियों को अग्रणी उद्यमों द्वारा आसानी से इकट्ठा किया जा सकता है। नई बैटरी प्रौद्योगिकी की सफलता के लिए, कारखाने के निर्माण की सीमा और जोखिम बहुत अधिक हैं, इसलिए कई लोग अग्रणी उद्यमों को प्रौद्योगिकी बेचेंगे, जो तेजी से पैमाने का विस्तार कर सकते हैं। सॉलिड स्टेट बैटरी का सापेक्ष प्रौद्योगिकी अंतर छोटा है, और सॉलिड स्टेट बैटरी के व्यावसायीकरण में बड़े बैच का लाभ स्पष्ट रूप से अधिक महत्वपूर्ण है।