नई ऊर्जा की आधारशिला: लिथियम बैटरी के विकास और सिद्धांत को पढ़ें

लिथियम बैटरी एक सामान्य प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी है जिसकी विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों के प्रवास पर आधारित होती है। लिथियम बैटरियों में उच्च ऊर्जा घनत्व, लंबे जीवन और कम स्व-निर्वहन दर के फायदे हैं, इसलिए इन्हें विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और इलेक्ट्रिक वाहनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लिथियम बैटरी का कार्य सिद्धांत सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों के प्रवास पर आधारित है। चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, लिथियम आयन सकारात्मक सामग्री (आमतौर पर लिथियम कोबाल्टेट जैसे ऑक्साइड) से निकलते हैं, इलेक्ट्रोलाइट से गुजरते हैं, और फिर नकारात्मक सामग्री (आमतौर पर कार्बन सामग्री) में डाल दिए जाते हैं। डिस्चार्ज प्रक्रिया के दौरान, लिथियम आयन नकारात्मक सामग्री से अलग हो जाते हैं और इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से सकारात्मक सामग्री में चले जाते हैं, जिससे करंट और विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है, जो बाहरी उपकरणों को काम करने के लिए प्रेरित करती है।

लिथियम बैटरी के कार्य सिद्धांत को निम्नलिखित चरणों में सरल बनाया जा सकता है:

1. चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, लिथियम बैटरी का नकारात्मक इलेक्ट्रोड बाहरी इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करेगा। विद्युत रूप से तटस्थ रहने के लिए, सकारात्मक इलेक्ट्रोड को इलेक्ट्रॉनों को बाहर छोड़ने के लिए मजबूर किया जाएगा, और लिथियम आयन जो इलेक्ट्रॉन खो चुके हैं, नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर आकर्षित होंगे और इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में चले जाएंगे। इस तरह, नकारात्मक इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉनों की भरपाई करता है और लिथियम आयनों को संग्रहीत करता है।

2. डिस्चार्ज करते समय, इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट के माध्यम से सकारात्मक इलेक्ट्रोड में लौट आते हैं, और लिथियम आयन भी नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री से हटा दिए जाते हैं, इस प्रक्रिया में संग्रहीत विद्युत ऊर्जा जारी करते हैं, और इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से सकारात्मक इलेक्ट्रोड में वापस चले जाते हैं, और इलेक्ट्रॉनों को लिथियम यौगिक की संरचना को बहाल करने के लिए कमी प्रतिक्रिया में भाग लेने के लिए संयोजित किया जाता है।

3. चार्ज और डिस्चार्ज की प्रक्रिया में, वास्तव में, यह लिथियम आयनों द्वारा इलेक्ट्रॉनों का पीछा करने की प्रक्रिया है, जिसके दौरान विद्युत ऊर्जा का भंडारण और विमोचन होता है।

लिथियम बैटरी का विकास कई चरणों से गुज़रा है। 1970 के दशक की शुरुआत में, लिथियम धातु बैटरियां पहली बार पेश की गईं, लेकिन लिथियम धातु की उच्च गतिविधि और सुरक्षा मुद्दों के कारण, उनके अनुप्रयोग का दायरा सीमित था। इसके बाद, लिथियम-आयन बैटरी मुख्यधारा की तकनीक बन गई है, जो लिथियम धातु बैटरी की सुरक्षा समस्या को हल करने के लिए सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में गैर-धातु लिथियम यौगिकों का उपयोग करती है। 1990 के दशक में, लिथियम पॉलीमर बैटरियां सामने आईं, जिनमें इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में पॉलीमर जैल का उपयोग किया गया, जिससे बैटरियों की सुरक्षा और ऊर्जा घनत्व में सुधार हुआ। हाल के वर्षों में, लिथियम-सल्फर बैटरी और सॉलिड-स्टेट लिथियम बैटरी जैसी नई लिथियम बैटरी प्रौद्योगिकियां भी विकसित हो रही हैं।

वर्तमान में, लिथियम-आयन बैटरी अभी भी सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली और सबसे परिपक्व बैटरी तकनीक है। इसमें उच्च ऊर्जा घनत्व, लंबा चक्र जीवन और कम स्व-निर्वहन दर है, और इसका व्यापक रूप से मोबाइल फोन, नोटबुक कंप्यूटर, इलेक्ट्रिक वाहन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, लिथियम पॉलिमर बैटरियां अपने उच्च ऊर्जा घनत्व और पतली डिजाइन विशेषताओं के कारण पतले और हल्के उपकरणों और वायरलेस हेडफ़ोन जैसे क्षेत्रों में भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

चीन ने लिथियम बैटरी के क्षेत्र में उल्लेखनीय प्रगति की है। चीन दुनिया के सबसे बड़े लिथियम बैटरी उत्पादकों और उपभोक्ताओं में से एक है। चीन की लिथियम बैटरी उद्योग श्रृंखला पूरी हो गई है, कच्चे माल की खरीद से लेकर बैटरी निर्माण तक एक निश्चित पैमाने और तकनीकी ताकत है। चीन की लिथियम बैटरी कंपनियों ने प्रौद्योगिकी अनुसंधान और विकास, उत्पादन क्षमता और बाजार हिस्सेदारी में महत्वपूर्ण प्रगति की है। इसके अलावा, चीनी सरकार ने लिथियम बैटरी उद्योग के विकास और नवाचार को प्रोत्साहित करने के लिए समर्थन नीतियों की एक श्रृंखला भी पेश की है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और इलेक्ट्रिक वाहनों जैसे क्षेत्रों में लिथियम बैटरी एक प्रमुख ऊर्जा समाधान बन गई हैं।