परिचय:
बैटरियों को मोटे तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: रासायनिक बैटरियां, भौतिक बैटरियां और जैविक बैटरियां। रासायनिक बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों में सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं।
रासायनिक बैटरी: रासायनिक बैटरी एक ऐसा उपकरण है जो रासायनिक अभिक्रियाओं के माध्यम से रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसमें धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट होते हैं।
भौतिक बैटरी: एक भौतिक बैटरी भौतिक ऊर्जा (जैसे सौर ऊर्जा और यांत्रिक ऊर्जा) को भौतिक परिवर्तनों के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है।
रासायनिक बैटरी का वर्गीकरण: संरचनात्मक दृष्टि से, इसे दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: भंडारण बैटरी (प्राथमिक बैटरी और द्वितीयक बैटरी सहित) और ईंधन सेल। प्राथमिक बैटरी: इनका उपयोग केवल एक बार किया जा सकता है, सक्रिय पदार्थ अपरिवर्तनीय होता है, स्वतः निर्वहन कम होता है, आंतरिक प्रतिरोध अधिक होता है, और द्रव्यमान विशिष्ट क्षमता और आयतन विशिष्ट क्षमता उच्च होती है।
सेकेंडरी बैटरी: इन्हें बार-बार चार्ज और डिस्चार्ज किया जा सकता है, इनका सक्रिय पदार्थ प्रतिवर्ती होता है, और ये विभिन्न चार्जिंग उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। वर्तमान में बाजार में उपलब्ध अधिकांश मॉडल वाहन चलाने के लिए सेकेंडरी रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग करते हैं। सेकेंडरी बैटरी को धनात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के आधार पर लेड-एसिड बैटरी, निकेल-कैडमियम बैटरी, निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी और लिथियम बैटरी में विभाजित किया गया है। वर्तमान में, बाजार में कार कंपनियां मुख्य रूप से लिथियम बैटरी का उपयोग करती हैं, और कुछ ही निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी का उपयोग करती हैं।
लिथियम बैटरी की परिभाषा
लिथियम बैटरी एक ऐसी बैटरी है जो धनात्मक या ऋणात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में लिथियम धातु या लिथियम मिश्र धातु और गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट विलयन का उपयोग करती है।
लिथियम बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया मुख्य रूप से धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों (Li+) की गति पर निर्भर करती है। चार्जिंग के दौरान, लिथियम आयन धनात्मक इलेक्ट्रोड से निकलकर इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से ऋणात्मक इलेक्ट्रोड में समाहित हो जाते हैं, जिससे ऋणात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम से भरपूर हो जाता है; डिस्चार्जिंग के दौरान इसकी विपरीत प्रक्रिया होती है।
लिथियम-आयन बैटरी का विद्युत रासायनिक सिद्धांत
धनात्मक इलेक्ट्रोड अभिक्रिया सूत्र: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
ऋणात्मक इलेक्ट्रोड अभिक्रिया सूत्र: C + xLi+ + xe- → CLix
लिथियम-आयन बैटरी में उच्च ऊर्जा घनत्व, लंबी आयु और कम स्व-डिस्चार्ज दर होती है, और इनका व्यापक रूप से मोबाइल फोन, लैपटॉप और इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग किया जाता है।
लिथियम-आयन बैटरी के अनुप्रयोग क्षेत्रों को मुख्य रूप से विद्युत और गैर-विद्युत क्षेत्रों में विभाजित किया गया है। विद्युत क्षेत्र में इलेक्ट्रिक वाहन, विद्युत उपकरण आदि शामिल हैं; गैर-विद्युत क्षेत्रों में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और ऊर्जा भंडारण क्षेत्र आदि शामिल हैं।
लिथियम बैटरियों की संरचना और वर्गीकरण
लिथियम-आयन बैटरी मुख्य रूप से चार भागों से बनी होती है: धनात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, ऋणात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, इलेक्ट्रोलाइट्स और बैटरी सेपरेटर। ऋणात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री मुख्य रूप से लिथियम-आयन बैटरी की प्रारंभिक दक्षता और चक्र प्रदर्शन को प्रभावित करती है। लिथियम बैटरी के ऋणात्मक इलेक्ट्रोड को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: कार्बन सामग्री और गैर-कार्बन सामग्री। कार्बन सामग्रियों में, ग्रेफाइट ऋणात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का बाजार में सबसे अधिक उपयोग होता है, जिनमें कृत्रिम ग्रेफाइट और प्राकृतिक ग्रेफाइट का बड़े पैमाने पर औद्योगिक अनुप्रयोग है। सिलिकॉन-आधारित ऋणात्मक इलेक्ट्रोड प्रमुख ऋणात्मक इलेक्ट्रोड निर्माताओं के अनुसंधान का केंद्र बिंदु हैं और भविष्य में बड़े पैमाने पर उपयोग होने वाली नई ऋणात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों में से एक हैं।
धनात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के आधार पर लिथियम-आयन बैटरियों को लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरियों, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों, त्रिगुणीय बैटरियों आदि में वर्गीकृत किया जाता है;
उत्पाद के स्वरूप के अनुसार, इन्हें वर्गाकार बैटरी, बेलनाकार बैटरी और सॉफ्ट-पैक बैटरी में विभाजित किया गया है;
उपयोग के परिदृश्यों के आधार पर, इन्हें उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा भंडारण और विद्युत बैटरी में विभाजित किया जा सकता है। इनमें से, उपभोक्ता लिथियम बैटरी मुख्य रूप से 3C उत्पादों में उपयोग की जाती हैं; ऊर्जा भंडारण बैटरी मुख्य रूप से घरेलू ऊर्जा भंडारण और सौर ऊर्जा और पवन ऊर्जा उत्पादन जैसी वितरित स्वतंत्र विद्युत प्रणाली ऊर्जा भंडारण में उपयोग की जाती हैं; विद्युत बैटरी मुख्य रूप से विभिन्न इलेक्ट्रिक वाहनों, इलेक्ट्रिक उपकरणों और नई ऊर्जा वाहनों में उपयोग की जाती हैं।
निष्कर्ष
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पोस्ट करने का समय: 18 सितंबर 2024