सॉलिड-स्टेट बॅटरी ईव्ही रेंजची चिंता दूर करू शकतात?

इलेक्ट्रिक कारच्या मालकांना रेंजची चिंता असते परंतु सॉलिड-स्टेट बॅटऱ्यांमध्ये ही समस्या असू शकत नाही.

श्रेणी चिंता म्हणजे चिंता किंवा भीतीचा संदर्भ विद्युत वाहन ड्रायव्हरला त्यांच्या वाहनाची मर्यादित ड्रायव्हिंग रेंज आणि चार्जिंग स्टेशनची उपलब्धता यांचा अनुभव येऊ शकतो.

चार्जिंग स्टेशनवर पोहोचण्यापूर्वी एखाद्या EV ची बॅटरीची उर्जा संपुष्टात येऊ शकते, ड्रायव्हर अडकून पडू शकतो या कल्पनेतून हे उद्भवते.

काही ड्रायव्हर्सना खरेदी करण्यापासून दूर ठेवण्याचे हे एक कारण आहे.

परंतु एक वैज्ञानिक प्रगती पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरीपासून सॉलिड-स्टेट सोडियम बॅटरीवर स्विच करण्यास मदत करू शकते.

आम्ही हे अधिक तपशीलवार एक्सप्लोर करतो.

ब्रेकथ्रू

जपानच्या ओसाका मेट्रोपॉलिटन युनिव्हर्सिटीच्या टीमने एक नवीन प्रक्रिया शोधून काढली आहे जी सध्याच्या ईव्हीच्या श्रेणीपेक्षा दुप्पट करण्यास सक्षम असलेल्या पुढील पिढीच्या सॉलिड-स्टेट बॅटरीमध्ये संक्रमणास सुपरचार्ज करू शकते.

सॉलिड-स्टेट बॅटरी अशा साहित्यापासून बनविल्या जातात ज्या त्यांच्या लिथियम-आयन समकक्षांपेक्षा कितीतरी जास्त प्रमाणात असतात, तथापि, आतापर्यंत मोठ्या प्रमाणात उत्पादन करणे कठीण झाले आहे.

संशोधकांचा असा दावा आहे की नवीन शोधलेली प्रक्रिया अत्यंत प्रवाहकीय इलेक्ट्रोलाइटच्या वस्तुमान संश्लेषणाद्वारे या अडथळ्यावर मात करू शकते.

प्राध्यापक अत्सुशी सकुदा म्हणाले: “ही नवीन विकसित प्रक्रिया घन इलेक्ट्रोलाइट्स आणि इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रीसह जवळजवळ सर्व सोडियम-युक्त सल्फाइड सामग्रीच्या उत्पादनासाठी उपयुक्त आहे.

"तसेच, पारंपारिक पद्धतींच्या तुलनेत, ही प्रक्रिया उच्च कार्यप्रदर्शन दर्शविणारी सामग्री मिळवणे सुलभ करते, त्यामुळे आमचा विश्वास आहे की ही सर्व-सॉलिड-स्टेट सोडियम बॅटरीसाठी सामग्रीच्या भविष्यातील विकासासाठी मुख्य प्रवाहातील प्रक्रिया होईल."

सॉलिड सल्फाइड इलेक्ट्रोलाइटमध्ये जगातील सर्वाधिक नोंदवलेले सोडियम आयन चालकता आहे - व्यावसायिक वापरासाठी आवश्यकतेपेक्षा अंदाजे 10 पट जास्त.

लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या द्रव इलेक्ट्रोलाइट्सच्या विपरीत, सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट सोडल्यास किंवा चुकीच्या पद्धतीने चार्ज केल्यावर ज्वाळांमध्ये फुटण्यास संवेदनाक्षम नसते.

हे यश इलेक्ट्रिक वाहन क्षेत्रासाठी सर्वात आश्वासक ठरू शकते, उत्कृष्ट कामगिरी, कमी खर्च आणि वर्धित टिकाऊपणा.

इलेक्ट्रिक कारच्या बॅटरीच्या चार्जिंग क्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करून ते रेंजची चिंता देखील दूर करू शकतात.

टोयोटाच्या मते, सॉलिड-स्टेट बॅटरी 745 मैलांची श्रेणी देऊ शकतात, जी सध्या बाजारात असलेल्या इलेक्ट्रिक वाहनांच्या श्रेणीपेक्षा दुप्पट आहे.

या नवीन बॅटरीसाठी चार्ज होण्याची वेळ 10 मिनिटांपेक्षा कमी असू शकते.

हे संशोधन सायंटिफिक जर्नलमध्ये प्रकाशित झाले आहे ऊर्जा साठवण साहित्य, शीर्षक असलेल्या पेपरमध्ये सर्व-सॉलिड-स्टेट सोडियम बॅटरीसाठी सल्फाइड सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट्सच्या संश्लेषणासाठी प्रतिक्रियाशील पॉलिसल्फाइड फ्लक्स Na2Sx वापरणे.

बॅटरी सुरक्षित आहे का?

ओसाका मेट्रोपॉलिटन युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांनी सांगितले की सॉलिड-स्टेट बॅटरी सोडल्यास किंवा चुकीच्या पद्धतीने चार्ज केल्यावर ज्वाला फुटण्यास संवेदनाक्षम नसतात.

तथापि, CATL चे संस्थापक, लिथियम-आयन बॅटरियांचा जगातील सर्वात मोठा पुरवठादार, सॉलिड-स्टेट बॅटरियांना अव्यवहार्य आणि असुरक्षित असे लेबल केले आहे.

सीईओ डॉ रॉबिन झेंग म्हणाले की सॉलिड-स्टेट बॅटरी तंत्रज्ञान अविश्वसनीय आहे, टिकाऊपणाचा अभाव आहे आणि सध्याच्या वेषात अनसुलझे सुरक्षा समस्या आहेत.

चीनी-आधारित CATL ही लिथियम-आयन बॅटरीची जगातील सर्वात मोठी उत्पादक आहे, 36.8 मध्ये जागतिक पुरवठ्यामध्ये 2023% वाटा आहे, BYD च्या 15.8% च्या पुढे.

सॉलिड-स्टेट बॅटऱ्यांना रेंजची चिंता संपवण्याचा उपाय म्हणून पाहिले जाते आणि त्या लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा स्वस्त असल्याचेही म्हटले जाते.

परंतु डॉ झेंग यांच्या मते, अनेक वर्षांचे संशोधन आणि विकास व्यवहार्य सॉलिड-स्टेट बॅटरी प्रदान करण्यात अयशस्वी झाल्यानंतर आश्वासने खोटी आशा देतात.

ते म्हणाले: “आम्ही सॉलिड-स्टेटला पूर्णपणे पाठिंबा देतो, परंतु मी 10 वर्षांपासून यामध्ये गुंतवणूक करत आहे.

"मी जवळजवळ प्रत्येक महिन्याला सॉलिड-स्टेटवर काम करणारे विकास लोक पाहतो, त्यामुळे मला सर्व प्रगती माहित आहे आणि तरीही आमच्याकडे हे शोस्टॉपर्स आहेत."

इतर उत्पादकांच्या तुलनेत बॅटरी-इलेक्ट्रिक वाहने संथपणे सादर केल्याबद्दल टोयोटावर बरीच टीका झाली आहे.

तथापि, सॉलिड-स्टेट बॅटरी टेकच्या विकासामध्ये ते एक अग्रणी मानले जाते, जे 2027 किंवा 2028 मध्ये शोरूममध्ये सादर करण्याचे वचन दिले आहे.

टोयोटाने आपली पहिली इलेक्ट्रिक कार - टोयोटा BZ4X SUV, जी CATL ने बनवलेल्या लिथियम-आयन बॅटरीचा वापर करते - फेब्रुवारी 2024 मध्ये ऑस्ट्रेलियन शोरूममध्ये सोडली.

CATL च्या पहिल्या लिथियम-आयन बॅटरीसाठी कंपन्यांनी 2019 मध्ये भागीदारी केली.

2023 मध्ये, टोयोटाने सॉलिड-स्टेट तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी जपानी तेल आणि पेट्रोलियम कंपनी, इडेमित्सु कोसान यांच्याशी करार केला.

रिसोर्स कंपनीच्या अलीकडील घोषणेमध्ये लिथियम सल्फाइड तयार करण्यासाठी एक विश्वासार्ह पद्धत यशस्वीरित्या विकसित करण्याबद्दलच्या प्रतिपादनाचा समावेश आहे, ज्याला वाहनांमध्ये व्यापक वापरासाठी सॉलिड-स्टेट तंत्रज्ञान व्यवहार्य बनवण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे.

तथापि, डॉ झेंग म्हणाले की सॉलिड-स्टेट बॅटरीची व्यवहार्यता साध्य करण्यासाठी एनोड इलेक्ट्रोडसाठी शुद्ध लिथियम धातूचा वापर करून वेगळ्या प्रकारचे रसायनशास्त्र आवश्यक आहे.

या दृष्टिकोनातूनही आव्हाने उभी राहतात.

डॉ झेंग यांनी सॉलिड-स्टेट बॅटरियांना अत्यंत दाबाच्या अधीन ठेवण्याच्या त्रुटींवर प्रकाश टाकला आणि रिचार्जिंग दरम्यान त्यांचा वारंवार होणारा विस्तार लक्षात घेतला.

तो म्हणाला: “हे अनेक [चार्जिंग] सायकल टिकू शकत नाही, कदाचित 10 सायकल.

"मग तुम्ही ते व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य कसे बनवू शकता?"

सॉलिड-स्टेट बॅटरीमधील लिथियम अपघातात तुटल्यास ऑक्सिजनवर देखील प्रतिक्रिया देईल, ज्यामुळे रहिवासी, आपत्कालीन सेवा आणि इतर रस्ता वापरकर्त्यांसाठी महत्त्वपूर्ण सुरक्षितता धोका निर्माण होईल.

डॉ झेंग पुढे म्हणाले: "म्हणून लोक यावर जोर देतात, परंतु मी त्यांना सांगतो की CATL ने आधीच 10 वर्षे घालवली आहेत [घन-राज्य व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य बनवण्यासाठी संशोधन]."

डॉ झेंग यांनी सोडियम-आयन बॅटरी तंत्रज्ञानाकडे लक्ष वेधले CATL 2021 पासून इलेक्ट्रिक कारच्या विकासात पुढील प्रगती म्हणून काम करत आहे.

लिथियम-आयन बॅटरी पॅकची संभाव्य श्रेणी दुप्पट करण्यासाठी सोडियम-आयन बॅटरी 'अर्ध-घन' सामग्री वापरतात परंतु अस्थिरता आणि खर्चाशिवाय.

सॉलिड-स्टेट बॅटरीने सुसज्ज असलेली पहिली इलेक्ट्रिक कार

चिनी ब्रँड IM Motors द्वारे उत्पादित, IM L6 ही पहिली इलेक्ट्रिक कार आहे ज्याची आवृत्ती सॉलिड-स्टेट बॅटरीने सुसज्ज आहे.

तो नुकताच विक्रीसाठी ठेवण्यात आला आहे.

बॅटरीची क्षमता 130kWh आहे आणि ती 621 मैलांच्या श्रेणीचे वचन देते.

मायलेजसोबतच कारच्या किमतीतही खळबळ उडाली आहे.

तीन आवृत्त्यांमध्ये उपलब्ध, स्टँडर्ड मॅक्सची किंमत £25,300 आहे तर उच्च कार्यक्षमतेची किंमत £33,000 आहे.

सर्वात महाग प्रकार म्हणजे लाइटइयर मॅक्स, जो सॉलिड-स्टेट बॅटरीद्वारे समर्थित आहे. त्याची किंमत £36,300 आहे.

लाँच इव्हेंटमध्ये, IM मोटर्सने जाहीर केले की सेमी-कंडक्टर बॅटरीमध्ये 900-व्होल्ट आर्किटेक्चर आहे.

त्याबद्दल धन्यवाद, लाइटइयर नावाची बॅटरी 400 kW पर्यंतच्या पॉवरवर रिचार्ज केली जाऊ शकते, चार्जिंग पॉईंटवर पार्क केल्यावर केवळ 249 मिनिटांत 12 मैलांपर्यंतची रेंज देते.

IM मोटर्सने घोषित केले की बॅटरी प्रत्यक्षात सेमीकंडक्टर बॅटरी आहे, जरी ती अजूनही इलेक्ट्रोलाइट वापरते जी द्रवपदार्थाला घन घटकासह एकत्र करते.

हे सुचवेल की ती Nio द्वारे वापरलेल्या 150 kWh बॅटरीच्या जवळ आहे, जी तिला अर्ध-घन म्हणून परिभाषित करते.

इलेक्ट्रिक वाहनांच्या श्रेणीतील चिंता दूर करण्यासाठी सॉलिड-स्टेट बॅटरीची क्षमता ही एक आशादायक संभावना आहे जी वाहतुकीच्या भविष्यासाठी महत्त्वपूर्ण परिणाम धारण करते.

त्यांच्या उच्च ऊर्जेची घनता, सुधारित सुरक्षितता आणि जलद चार्जिंग क्षमतांसह, सॉलिड-स्टेट बॅटरी एक परिवर्तनीय तंत्रज्ञानाचे प्रतिनिधित्व करतात जे EV उद्योगात क्रांती घडवू शकतात.

उत्पादन मापनक्षमता आणि खर्च यांसारखी आव्हाने कायम असताना, चालू असलेले संशोधन आणि विकासाचे प्रयत्न या तफावत भरून काढत आहेत.

जसजशी प्रगती चालू राहते आणि दत्तक वाढत जाते तसतसे, सॉलिड-स्टेट बॅटरी खरोखरच ईव्ही श्रेणीची चिंता दूर करण्यासाठी आणि जगभरातील इलेक्ट्रिक वाहनांच्या व्यापक अवलंबनाला गती देण्यासाठी एक प्रमुख उपाय म्हणून उदयास येऊ शकतात.