क्या आप जानते हैं कि ऊर्जा परिदृश्य क्या बदल रहा है?
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क्या आपको एक इलेक्ट्रिक कार चलाते समय चिंता है कि यह सर्दियों में सुबह शुरू नहीं होगा, या यह कि धूप की रोशनी के संपर्क में आने पर गर्मियों में बैटरी आग पकड़ लेगी? अगर मैंने आपको बताया कि एक नई प्रकार की बैटरी है जो माइनस 40 डिग्री सेल्सियस में सेकंड में शुरू हो सकती है, भले ही यह पंचर हो, यह विस्फोट नहीं होगा। क्या आप इसे मानते हैं?
यह मुझे आपके लिए एक केक नहीं खींच रहा है, लेकिन एक चल रही ऊर्जा क्रांति, ठोस - राज्य बैटरी है। इसे अगली पीढ़ी की बैटरी तकनीक का "रॉकेट" कहा जाता है, जो न केवल नए ऊर्जा वाहनों को बदल देगा, बल्कि कम ऊंचाई वाले विमान, ह्यूमनॉइड रोबोट और यहां तक कि पूरी ऊर्जा के पैटर्न को फिर से खोल सकता है। आज, मैं आपसे इस बारे में बात करूंगा कि ठोस - राज्य बैटरी कहां हैं और वे इतने लोकप्रिय क्यों हैं? भविष्य में अवसर कहां हैं?
नाइओबियम(एनबी) ने ठोस - राज्य बैटरी के क्षेत्र में एक बहुमुखी उपकरण के रूप में बड़ी क्षमता दिखाई है, और इसके आवेदन अनुसंधान तेजी से सक्रिय हो रहे हैं। नकारात्मक इलेक्ट्रोड के संदर्भ में, नाइओबियम टंगस्टन ऑक्साइड (NWO) में एक लिथियम आयन डिफ्यूजन गुणांक है जो ग्रेफाइट की तुलना में अधिक परिमाण के कई ऑर्डर है, जो बहुत फास्ट चार्जिंग को सक्षम करता है। इसी समय, इसकी छोटी मात्रा में परिवर्तन और लंबे चक्र जीवन इसे ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड को बदलने के लिए एक शक्तिशाली उम्मीदवार सामग्री बनाते हैं; इसके अलावा, सिलिकॉन की सतह संशोधन - आधारित या लिथियम धातु नकारात्मक इलेक्ट्रोड अल्ट्रा - पतली नीबियम पेंटोक्साइड (एनबी ₂ ओ ₅) कोटिंग्स प्रभावी रूप से लिथियम डेंड्राइट विकास को कम कर सकते हैं और सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ साइड प्रतिक्रियाओं को कम कर सकते हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स के संदर्भ में, डोपिंग नाइओबियम तत्व को एलएलजेडओ प्रकार (गार्नेट प्रकार) में ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स उनके क्यूबिक चरण संरचना को स्थिर कर सकते हैं, जिससे लिथियम आयन चालकता में सुधार हो सकता है और उनकी व्यावहारिक अनुप्रयोग व्यवहार्यता को बढ़ाया जा सकता है।
पारंपरिक लिथियम बैटरी में चार प्रमुख घटक होते हैं: सकारात्मक इलेक्ट्रोड, नकारात्मक इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोलाइट और विभाजक। उनमें से, इलेक्ट्रोलाइट सबसे अस्थिर और ज्वलनशील तरल है। एक बार ओवरचार्ज, शॉर्ट सर्कुलेटेड, या उच्च तापमान के संपर्क में आने के बाद, यह आसानी से गर्मी या यहां तक कि स्वयं प्रज्वलन या विस्फोट उत्पन्न कर सकता है। ठोस - राज्य बैटरी में सबसे बड़ा परिवर्तन इलेक्ट्रोलाइट और विभाजक का प्रतिस्थापन है जिसमें ठोस - राज्य इलेक्ट्रोलाइट है, जो स्रोत से सीधे सुरक्षा खतरों को हल करता है। इस बदलाव के कारण यह ठीक है कि तीन प्रमुख लाभ लाया जाता है।
सबसे पहले, यह सुरक्षित है। तरल बैटरी उबलते पानी के एक बर्तन की तरह होती है जो आसानी से विस्फोट हो सकती है, जबकि ठोस - राज्य बैटरी धातु के एक टुकड़े की तरह होती है जिसे तोड़ा या स्कैल्ड नहीं किया जा सकता है, और शॉर्ट सर्किट की स्थिति में भी स्थिर रह सकता है।
दूसरा एक उच्च ऊर्जा घनत्व है, जो उच्च वोल्टेज सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के अनुकूल हो सकता है और सीधे ऊर्जा भंडारण क्षमता को दोगुना कर सकता है। अतीत में, इलेक्ट्रिक वाहन 500 किलोमीटर दौड़ सकते थे, लेकिन ठोस स्थिति पर स्विच करने के बाद, यह आसानी से 1000 किलोमीटर को तोड़ सकता है।
अंत में, जलवायु अनुकूलन है। यह सामान्य रूप से माइनस 40 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस तक काम कर सकता है, जिससे ठंड उत्तर -पूर्व और गर्म रेगिस्तान दोनों को संभालना आसान हो जाता है।
इन लाभों के कारण यह ठीक है कि ठोस - राज्य बैटरी को हाल के वर्षों में बहुत ध्यान दिया गया है। एक ओर, यह उपयोगकर्ताओं से विस्फोटक मांग के कारण है। 2024 तक, नए ऊर्जा वाहनों की वैश्विक बिक्री 20 मिलियन यूनिट से अधिक हो गई है, जिसमें लगभग 20%की प्रवेश दर है। हालांकि, सभी के लिए दो सबसे चिंतित मुद्दे उड़ान नवीकरण और सुरक्षा हैं।
ठोस राज्य बैटरी बिल्कुल सही समाधान हैं। भविष्यवाणियों के अनुसार, ठोस - राज्य बैटरी 2026 से वाहनों पर परीक्षण किया जाना शुरू होगा, और 2027 में छोटे बैचों में स्थापित किया जाएगा। 2023 तक, पैठ दर 10%से अधिक होने की उम्मीद है। ठोस - राज्य बैटरी का मान न केवल नए ऊर्जा वाहनों में है, बल्कि कम ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था में भी है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक वर्टिकल टेकऑफ़ और लैंडिंग विमान में ऊर्जा घनत्व, वजन और गर्मी प्रतिरोध सहित बैटरी के लिए बहुत अधिक आवश्यकताएं हैं। ठोस राज्य बैटरी इन मानकों को ठीक से पूरा कर सकती हैं। ह्यूमनॉइड रोबोट भी हैं जिन्हें हल्के, स्थिर और लंबी बैटरी जीवन की आवश्यकता होती है, और ठोस - राज्य बैटरी उन्हें मिलने के लिए पर्याप्त हैं। इसलिए, जब तक ये बुद्धिमान टर्मिनल परिवहन वाहक हल्के और उच्च - शक्ति की ओर बढ़ना जारी रखते हैं, ठोस - राज्य बैटरी की मांग कभी भी अनुपस्थित नहीं होगी।
आजकल, दुनिया इस तकनीकी उच्च मैदान के लिए प्रतिस्पर्धा कर रही है। जापान बड़ी संख्या में कोर पेटेंट के साथ शुरू करने वाला पहला व्यक्ति था और उसने 2030 तक व्यावसायीकरण का एक लक्ष्य निर्धारित किया है। दूसरी ओर, चीन, हाल के वर्षों में सबसे अधिक पेटेंट अनुप्रयोगों के साथ एक लैटेकोमर है, जो दुनिया में लगातार रैंकिंग है। इसने इसका समर्थन करने के लिए विशेष फंड में 6 बिलियन युआन का भी निवेश किया है। यह आवश्यक है कि औद्योगिक श्रृंखला के अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम दोनों ही उनके फॉलो - को तेज करें।
बेशक, यहां तक कि सबसे उन्नत तकनीक में चढ़ाई की अवधि भी है। वर्तमान में, ठोस - राज्य बैटरी को तीन प्रमुख चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है। पहला यह है कि चालकता पर्याप्त नहीं है, और इलेक्ट्रोलाइट के आंतरिक संचालन की दक्षता में अनुकूलन के लिए अभी भी जगह है। दूसरा इंटरफेस के बीच स्थिरता है, क्योंकि इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट्स से लड़ने की प्रवृत्ति है, जो बैटरी के जीवनकाल को प्रभावित कर सकती है। अंतिम एक बड़ा - स्केल उत्पादन है, जो अभी भी बहुत मुश्किल है। प्रयोगशाला में एक ठोस - राज्य बैटरी बनाना मुश्किल नहीं है, लेकिन क्या कारखाना बड़े पैमाने पर उत्पादन कर सकता है यह वास्तविक परीक्षण है। इसलिए, उद्योग आम तौर पर एक दो - चरण दृष्टिकोण चुनता है। पहला कदम एक अर्ध - ठोस स्थिति बनाना है जो पहले कुछ समस्याओं को हल करने के लिए 5% से 10% तरल घटक को बरकरार रखता है। यह तकनीक 2024 से बाजार में है। दूसरी सभी ठोस राज्य बैटरी है, जो 2026 तक बाजार के सत्यापन चरण में प्रवेश करने की उम्मीद है और उसके बाद धीरे -धीरे मात्रा में वृद्धि होती है। ठोस - राज्य बैटरी का उदय न केवल एक तकनीकी क्रांति है, बल्कि पूंजी के लिए एक दावत भी है। इसके अवसर सामग्री से उपकरण तक आवेदन करने के लिए खिलते हैं, और सामग्री की ओर से, इलेक्ट्रोलाइट सामग्री आत्मा हैं। वर्तमान में, सल्फाइड, ऑक्साइड, हलाइड्स और पॉलिमर सहित चार मुख्य तकनीकी मार्ग हैं, जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के फायदे और नुकसान के साथ हैं। सल्फाइड्स का सबसे मजबूत प्रदर्शन है, लेकिन उनकी तैयारी बहुत जटिल है। ऑक्साइड सुरक्षित और स्थिर है, लेकिन संसाधित करना मुश्किल है। हलाइड्स तेजी से आगे बढ़ रहे हैं और अपेक्षाकृत उच्च लागत प्रदर्शन अनुपात है। पॉलिमर में अच्छे लचीलेपन होते हैं, लेकिन उनकी चालकता आदर्श नहीं है, इसलिए लगातार जीतने का कोई तरीका नहीं है।
हालांकि, वर्तमान में सल्फाइड और हलाइड्स को सबसे आशाजनक माना जाता है, और सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का उन्नयन भी तेज हो रहा है, क्योंकि वे बैटरी की क्षमता और जीवनकाल के साथ -साथ प्रवाहकीय सामग्रियों को भी निर्धारित करते हैं। हालांकि असंगत, यह समग्र प्रदर्शन में सुधार करने में एक महत्वपूर्ण चर है। आजकल, कार्बन नैनोट्यूब प्रवाहकीय एजेंट इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट्स को जोड़ने वाले एक राजमार्ग बन रहे हैं। उपकरण के अंत में, नई प्रक्रियाएं पुरानी उत्पादन लाइनों को भी बदल रही हैं, और पारंपरिक बैटरी उत्पादन लाइनें अब ठोस - राज्य प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त नहीं हैं। आजकल, शुष्क इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोस्टैटिक गठन नई प्रौद्योगिकियां हैं जो विनिर्माण प्रक्रिया को सुरक्षित और कम ऊर्जा की खपत करते हैं, उपकरण निर्माताओं के लिए नए विकास बिंदु बन जाते हैं। इसका मतलब यह भी है कि औद्योगिक श्रृंखला के अपस्ट्रीम उपकरण लिंक में विस्फोट का एक नया दौर होगा।
Photovoltaics ने बिजली उत्पादन को बदल दिया है, लिथियम बैटरी ने परिवहन बदल दिया है, और ठोस - राज्य बैटरी पूरी ऊर्जा प्रणाली को फिर से संगठित कर सकती है, जो भविष्य में आवेदन परिदृश्यों के साथ परिपक्व होती रहेगी। भौतिक गुणों के निरंतर सुधार और उत्पादन लागत में क्रमिक कमी के साथ, ठोस - राज्य बैटरी धीरे -धीरे अदृश्य और अमूर्त होने से प्रयोग करने योग्य और तेजी से चलने के लिए आगे बढ़ेंगी। क्या आपको लगता है कि ठोस - राज्य बैटरी 2026 में निर्धारित के रूप में स्थापित की जाएगी? क्या यह दुनिया को बदलने के लिए अगला अंतर्निहित ऊर्जा तर्क बन जाएगा?
