नवीन ऊर्जेचा आधारस्तंभ: लिथियम बॅटरीचा विकास आणि तत्त्व वाचा

लिथियम बॅटरी ही एक सामान्य प्रकारची रिचार्जेबल बॅटरी आहे ज्याची इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडमधील लिथियम आयनच्या स्थलांतरावर आधारित असते. लिथियम बॅटरियांमध्ये उच्च ऊर्जा घनता, दीर्घ आयुष्य आणि कमी स्व-डिस्चार्ज दराचे फायदे आहेत, म्हणून ते विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

लिथियम बॅटरीचे कार्य तत्त्व सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोडमधील लिथियम आयनच्या स्थलांतरावर आधारित आहे. चार्जिंग प्रक्रियेदरम्यान, लिथियम आयन पॉझिटिव्ह मटेरियल (सामान्यतः लिथियम कोबाल्टेट सारख्या ऑक्साईड) पासून सोडले जातात, इलेक्ट्रोलाइटमधून जातात आणि नंतर नकारात्मक सामग्रीमध्ये (सामान्यतः कार्बन सामग्री) घातली जातात. डिस्चार्ज प्रक्रियेदरम्यान, लिथियम आयन नकारात्मक सामग्रीपासून वेगळे केले जातात आणि इलेक्ट्रोलाइटमधून सकारात्मक सामग्रीकडे जातात, वर्तमान आणि विद्युत ऊर्जा निर्माण करतात, ज्यामुळे बाह्य उपकरणे कार्य करतात.

लिथियम बॅटरीचे कार्य तत्त्व खालील चरणांमध्ये सरलीकृत केले जाऊ शकते:

1. चार्जिंग प्रक्रियेदरम्यान, लिथियम बॅटरीचे नकारात्मक इलेक्ट्रोड बाह्य इलेक्ट्रॉन शोषून घेईल. विद्युतदृष्ट्या तटस्थ राहण्यासाठी, सकारात्मक इलेक्ट्रोडला बाहेरून इलेक्ट्रॉन सोडण्यास भाग पाडले जाईल आणि इलेक्ट्रॉन गमावलेले लिथियम आयन नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे आकर्षित होतील आणि इलेक्ट्रोलाइटमधून नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे जातील. अशा प्रकारे, नकारात्मक इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉन्सची भरपाई करतो आणि लिथियम आयन संचयित करतो.

2. डिस्चार्ज करताना, इलेक्ट्रॉन बाह्य सर्किटद्वारे सकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे परत येतात आणि लिथियम आयन देखील नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीमधून काढून टाकले जातात, प्रक्रियेत संग्रहित विद्युत ऊर्जा सोडतात आणि इलेक्ट्रोलाइटद्वारे सकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे परत जातात, आणि लिथियम कंपाऊंडची संरचना पुनर्संचयित करण्यासाठी घट प्रतिक्रियामध्ये भाग घेण्यासाठी इलेक्ट्रॉन एकत्र केले जातात.

3. चार्ज आणि डिस्चार्जच्या प्रक्रियेत, खरं तर, ही लिथियम आयनची इलेक्ट्रॉनचा पाठलाग करण्याची प्रक्रिया आहे, ज्या दरम्यान विद्युत उर्जेची साठवण आणि प्रकाशन प्राप्त होते.

लिथियम बॅटरीचा विकास अनेक टप्प्यांतून गेला आहे. 1970 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, लिथियम धातूच्या बॅटरी पहिल्यांदा सादर केल्या गेल्या, परंतु लिथियम धातूच्या उच्च क्रियाकलाप आणि सुरक्षिततेच्या समस्यांमुळे, त्यांच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती मर्यादित होती. त्यानंतर, लिथियम-आयन बॅटरी हे मुख्य प्रवाहातील तंत्रज्ञान बनले आहे, जे लिथियम धातूच्या बॅटरीच्या सुरक्षिततेच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून नॉन-मेटलिक लिथियम संयुगे वापरतात. 1990 च्या दशकात, लिथियम पॉलिमर बॅटरी दिसू लागल्या, पॉलिमर जेल इलेक्ट्रोलाइट्स म्हणून वापरल्या गेल्या, बॅटरीची सुरक्षा आणि ऊर्जा घनता सुधारली. अलिकडच्या वर्षांत, नवीन लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञान जसे की लिथियम-सल्फर बॅटरी आणि सॉलिड-स्टेट लिथियम बॅटरी देखील विकसित होत आहेत.

सध्या, लिथियम-आयन बॅटरी अजूनही सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी आणि सर्वात परिपक्व बॅटरी तंत्रज्ञान आहे. यात उच्च ऊर्जा घनता, दीर्घ सायकल आयुष्य आणि कमी स्व-डिस्चार्ज दर आहे आणि मोबाईल फोन, नोटबुक संगणक, इलेक्ट्रिक वाहने आणि इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. याशिवाय, उच्च ऊर्जा घनता आणि पातळ डिझाइन वैशिष्ट्यांमुळे, पातळ आणि हलकी उपकरणे आणि वायरलेस हेडफोन्स यांसारख्या फील्डमध्ये लिथियम पॉलिमर बॅटरीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

चीनने लिथियम बॅटरीच्या क्षेत्रात उल्लेखनीय प्रगती केली आहे. चीन हा लिथियम बॅटरीचा जगातील सर्वात मोठा उत्पादक आणि ग्राहक आहे. चीनची लिथियम बॅटरी उद्योग साखळी पूर्ण झाली आहे, कच्च्या मालाच्या खरेदीपासून ते बॅटरी उत्पादनापर्यंत विशिष्ट प्रमाणात आणि तांत्रिक ताकद आहे. चीनच्या लिथियम बॅटरी कंपन्यांनी तंत्रज्ञान संशोधन आणि विकास, उत्पादन क्षमता आणि बाजारातील वाटा यामध्ये महत्त्वपूर्ण प्रगती केली आहे. याशिवाय, चीन सरकारने लिथियम बॅटरी उद्योगाच्या विकासाला आणि नवनिर्मितीला प्रोत्साहन देण्यासाठी समर्थन धोरणांची मालिका देखील सादर केली आहे. इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि इलेक्ट्रिक वाहने यासारख्या क्षेत्रात लिथियम बॅटरी हे मुख्य ऊर्जा समाधान बनले आहे.