નવી ઉર્જાનો આધાર: લિથિયમ બેટરીનો વિકાસ અને સિદ્ધાંત વાંચો

લિથિયમ બેટરી એ સામાન્ય પ્રકારની રિચાર્જેબલ બેટરી છે જેની વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિક્રિયા હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે લિથિયમ આયનોના સ્થળાંતર પર આધારિત છે. લિથિયમ બેટરીમાં ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા, લાંબુ આયુષ્ય અને નીચા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દરના ફાયદા છે, તેથી તે વિવિધ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

લિથિયમ બેટરીના કાર્યકારી સિદ્ધાંત હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે લિથિયમ આયનોના સ્થાનાંતરણ પર આધારિત છે. ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, લિથિયમ આયનો હકારાત્મક પદાર્થમાંથી મુક્ત થાય છે (સામાન્ય રીતે લિથિયમ કોબાલ્ટેટ જેવા ઓક્સાઇડ), ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી પસાર થાય છે, અને પછી નકારાત્મક સામગ્રી (સામાન્ય રીતે કાર્બન સામગ્રી) માં દાખલ કરવામાં આવે છે. ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા દરમિયાન, લિથિયમ આયનોને નકારાત્મક સામગ્રીથી અલગ કરવામાં આવે છે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા હકારાત્મક સામગ્રી તરફ જાય છે, વર્તમાન અને વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે, જે બાહ્ય ઉપકરણોને કામ કરવા માટે ચલાવે છે.

લિથિયમ બેટરીના કામના સિદ્ધાંતને નીચેના પગલાઓમાં સરળ બનાવી શકાય છે:

1. ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, લિથિયમ બેટરીના નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનને શોષી લેશે. વિદ્યુત રીતે તટસ્થ રહેવા માટે, હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડને બહારથી ઇલેક્ટ્રોન છોડવાની ફરજ પાડવામાં આવશે, અને લિથિયમ આયનો કે જેણે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા છે તે નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ આકર્ષિત થશે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જશે. આ રીતે, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ઇલેક્ટ્રોનને ફરીથી ભરે છે અને લિથિયમ આયનોને સંગ્રહિત કરે છે.

2. ડિસ્ચાર્જ કરતી વખતે, ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય સર્કિટ દ્વારા હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર પાછા ફરે છે, અને લિથિયમ આયનો પણ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીમાંથી દૂર થાય છે, પ્રક્રિયામાં સંગ્રહિત વિદ્યુત ઊર્જાને મુક્ત કરે છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર પાછા ફરે છે, અને લિથિયમ સંયોજનની રચનાને પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે ઘટાડાની પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેવા માટે ઇલેક્ટ્રોનને જોડવામાં આવે છે.

3. ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જની પ્રક્રિયામાં, હકીકતમાં, તે ઇલેક્ટ્રોનનો પીછો કરતા લિથિયમ આયનોની પ્રક્રિયા છે, જે દરમિયાન વિદ્યુત ઊર્જાનો સંગ્રહ અને પ્રકાશન પ્રાપ્ત થાય છે.

લિથિયમ બેટરીનો વિકાસ બહુવિધ તબક્કાઓમાંથી પસાર થયો છે. 1970 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, લિથિયમ મેટલ બેટરીઓ સૌપ્રથમ રજૂ કરવામાં આવી હતી, પરંતુ લિથિયમ ધાતુની ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ અને સલામતીના મુદ્દાઓને કારણે, તેમની એપ્લિકેશનનો અવકાશ મર્યાદિત હતો. ત્યારબાદ, લિથિયમ-આયન બેટરીઓ મુખ્ય પ્રવાહની તકનીક બની ગઈ છે, જે લિથિયમ મેટલ બેટરીની સલામતી સમસ્યાને ઉકેલવા માટે હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે બિન-ધાતુ લિથિયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ કરે છે. 1990 ના દાયકામાં, લિથિયમ પોલિમર બેટરીઓ દેખાઈ, જેમાં પોલિમર જેલનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ તરીકે કરવામાં આવ્યો, બેટરીની સલામતી અને ઊર્જા ઘનતામાં સુધારો થયો. તાજેતરના વર્ષોમાં, લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી અને સોલિડ-સ્ટેટ લિથિયમ બેટરી જેવી નવી લિથિયમ બેટરી તકનીકો પણ વિકસિત થઈ રહી છે.

હાલમાં, લિથિયમ-આયન બેટરી હજુ પણ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી અને સૌથી વધુ પરિપક્વ બેટરી ટેકનોલોજી છે. તે ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા, લાંબી ચક્ર જીવન અને નીચા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ દર ધરાવે છે, અને મોબાઇલ ફોન, નોટબુક કમ્પ્યુટર્સ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ ઉપરાંત, લિથિયમ પોલિમર બેટરીનો ઉપયોગ પાતળા અને હળવા ઉપકરણો અને વાયરલેસ હેડફોન જેવા ક્ષેત્રોમાં પણ થાય છે, જે તેમની ઊંચી ઉર્જા ઘનતા અને પાતળી ડિઝાઇન લાક્ષણિકતાઓને કારણે છે.

ચીને લિથિયમ બેટરીના ક્ષેત્રમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ કરી છે. ચીન લિથિયમ બેટરીના વિશ્વના સૌથી મોટા ઉત્પાદકો અને ગ્રાહકોમાંનું એક છે. ચીનની લિથિયમ બેટરી ઉદ્યોગની સાંકળ પૂર્ણ થઈ ગઈ છે, કાચા માલની પ્રાપ્તિથી લઈને બેટરી ઉત્પાદન સુધી ચોક્કસ સ્કેલ અને તકનીકી તાકાત છે. ચીનની લિથિયમ બેટરી કંપનીઓએ ટેક્નોલોજી સંશોધન અને વિકાસ, ઉત્પાદન ક્ષમતા અને બજાર હિસ્સામાં મહત્વપૂર્ણ પ્રગતિ કરી છે. આ ઉપરાંત, ચીનની સરકારે લિથિયમ બેટરી ઉદ્યોગના વિકાસ અને નવીનતાને પ્રોત્સાહિત કરવા માટે શ્રેણીબદ્ધ સહાયક નીતિઓ પણ રજૂ કરી છે. લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો જેવા ક્ષેત્રોમાં મુખ્ય ઉર્જા ઉકેલ બની ગઈ છે.