तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, उपकरणे अधिक संक्षिप्त, कार्यशील आणि मोबाइल होत आहेत. ऐसें पूर्णत्वाची योग्यता रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरी, जे डिव्हाइसला उर्जा देते. वर्षानुवर्षे बरेच शोध लागले आहेत वेगळे प्रकारबॅटरीज, ज्यांचे फायदे आणि तोटे आहेत.

असे दिसते की दहा वर्षांपूर्वी एक आश्वासक तंत्रज्ञान लिथियम आयनबॅटरी यापुढे मोबाइल उपकरणांसाठी आधुनिक प्रगतीच्या आवश्यकता पूर्ण करत नाहीत. ते पुरेसे सामर्थ्यवान नसतात आणि वारंवार वापरल्यास किंवा दीर्घकालीन स्टोरेजने लवकर वयात येतात. तेव्हापासून, लिथियम बॅटरीचे उपप्रकार विकसित केले गेले आहेत, जसे की लिथियम लोह फॉस्फेट, लिथियम पॉलिमर आणि इतर.

परंतु विज्ञान स्थिर नाही आणि विजेची बचत करण्याचे नवीन मार्ग शोधत आहे. उदाहरणार्थ, इतर प्रकारच्या बॅटरीचा शोध लावला जात आहे.

लिथियम-सल्फर बॅटरी (Li-S)

लिथियम सल्फरतंत्रज्ञानामुळे त्यांच्या लिथियम-आयन पालकांच्या दुप्पट ऊर्जा क्षमतेच्या बॅटरी मिळवणे शक्य होते. क्षमतेमध्ये लक्षणीय नुकसान न करता, या प्रकारची बॅटरी 1500 वेळा रिचार्ज केली जाऊ शकते. बॅटरीचा फायदा मॅन्युफॅक्चरिंग आणि लेआउट तंत्रज्ञानामध्ये आहे, ज्यामध्ये सल्फर असलेले द्रव कॅथोड वापरले जाते आणि ते एनोडपासून विशेष पडद्याद्वारे वेगळे केले जाते.

लिथियम सल्फर बॅटरी बऱ्यापैकी विस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये वापरल्या जाऊ शकतात आणि त्यांचा उत्पादन खर्च खूपच कमी आहे. मोठ्या प्रमाणात वापरासाठी, उत्पादनातील कमतरता दूर करणे आवश्यक आहे, म्हणजे सल्फरची विल्हेवाट लावणे, जे पर्यावरणास हानिकारक आहे.

मॅग्नेशियम-सल्फर बॅटरी (Mg/S)

अलीकडे पर्यंत वापर एकत्र करणे शक्य नव्हते सल्फर आणि मॅग्नेशियमएका पेशीमध्ये, परंतु इतके पूर्वी शास्त्रज्ञ हे करू शकले नाहीत. त्यांना कार्य करण्यासाठी, इलेक्ट्रोलाइटचा शोध लावणे आवश्यक होते जे दोन्ही घटकांसह कार्य करेल.

स्फटिकासारखे कण तयार झाल्यामुळे नवीन इलेक्ट्रोलाइटचा शोध लावल्याबद्दल धन्यवाद. अरेरे, पण प्रोटोटाइप चालू आहे हा क्षणते टिकाऊ नाही आणि अशा बॅटरी बहुधा उत्पादनात जाणार नाहीत.

फ्लोराईड आयन बॅटरी

कॅथोड आणि एनोड दरम्यान शुल्क हस्तांतरित करण्यासाठी फ्लोरिन आयनचा वापर केला जातो. या प्रकारच्या बॅटरीची क्षमता पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा दहापट जास्त असते आणि आगीचा धोका कमी असतो. इलेक्ट्रोलाइट बेरियम लॅन्थॅनमवर आधारित आहे.

असे दिसते की बॅटरीचा विकास ही एक आशादायक दिशा आहे, परंतु ती त्याच्या कमतरतेशिवाय नाही, मोठ्या प्रमाणात वापरण्यात येणारा एक गंभीर अडथळा म्हणजे केवळ उच्च तापमानात बॅटरी चालवणे.

लिथियम-एअर बॅटरी (Li-O2)

च्या सोबत तांत्रिक प्रगतीमानवता आधीच आपल्या पर्यावरणाचा विचार करत आहे आणि स्वच्छ आणि स्वच्छ ऊर्जा स्रोत शोधत आहे. IN लिथियम हवाबॅटरीमध्ये, धातूच्या ऑक्साईडऐवजी, इलेक्ट्रोलाइटमध्ये कार्बनचा वापर केला जातो, जो हवेशी प्रतिक्रिया देऊन विद्युत प्रवाह तयार करतो.

उर्जेची घनता 10 kWh/kg पर्यंत आहे, जी त्यांना इलेक्ट्रिक वाहने आणि मोबाईल उपकरणांमध्ये वापरण्याची परवानगी देते. अंतिम ग्राहकांसाठी लवकरच उपलब्ध होईल अशी अपेक्षा आहे.

लिथियम नॅनोफॉस्फेट बॅटरीज

या प्रकारची बॅटरी ही लिथियमची पुढची पिढी आहे आयन बॅटरी, फायदे आपापसांत जे आहे उच्च गतीचार्ज आणि उच्च वर्तमान आउटपुटची शक्यता. पूर्ण चार्जसाठी, उदाहरणार्थ, यास सुमारे 15 मिनिटे लागतात.

आयनचा वेगवान प्रवाह प्रदान करण्यास सक्षम असलेल्या विशेष नॅनोकणांचा वापर करून नवीन तंत्रज्ञान आपल्याला चार्ज आणि डिस्चार्ज सायकलची संख्या 10 पट वाढविण्यास अनुमती देते! अर्थात, त्यांच्याकडे कमकुवत स्वयं-स्त्राव आहे आणि स्मृती प्रभाव नाही. दुर्दैवाने, बॅटरीचे जास्त वजन आणि विशेष चार्जिंगची आवश्यकता यामुळे व्यापक वापरात अडथळा येतो.

निष्कर्ष म्हणून, एक गोष्ट सांगता येईल. आम्ही लवकरच इलेक्ट्रिक वाहने आणि गॅझेट्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर पाहणार आहोत जे रिचार्ज न करता बराच काळ काम करू शकतात.

इलेक्ट्रो बातम्या:

बीएमडब्ल्यू ऑटोमेकरने त्याची इलेक्ट्रिक सायकलची आवृत्ती सादर केली. इलेक्ट्रिक बीएमडब्ल्यू बाईक 25 किमी/ताशी वेगाने इलेक्ट्रिक मोटर (250 W) प्रवेगने सुसज्ज.

इलेक्ट्रिक कारमध्ये 2.8 सेकंदात शंभर घेतात? अफवांच्या मते, P85D अपडेट प्रवेग वेळ 0 ते 100 किलोमीटर प्रति तास 3.2 ते 2.8 सेकंदांपर्यंत कमी करेल.

स्पॅनिश अभियंत्यांनी 1000 किमी पेक्षा जास्त चालवणारी बॅटरी विकसित केली आहे! हे 77% स्वस्त आहे आणि फक्त 8 मिनिटांत चार्ज होते

दरवर्षी, जगातील उपकरणांची संख्या ज्याद्वारे समर्थित आहेत बॅटरी, सतत वाढत आहे. सर्वात कमकुवत दुवा हे रहस्य नाही आधुनिक उपकरणेबॅटरी आहेत. ते नियमितपणे रिचार्ज करावे लागतात, त्यांच्याकडे एवढी मोठी क्षमता नाही. विद्यमान बॅटरी टॅब्लेट किंवा स्वायत्त ऑपरेशन साध्य करणे कठीण आहे मोबाइल संगणककाही दिवसात.

त्यामुळे, इलेक्ट्रिक वाहने, टॅब्लेट आणि स्मार्टफोनचे उत्पादक आता बॅटरीच्याच अधिक कॉम्पॅक्ट व्हॉल्यूममध्ये लक्षणीय ऊर्जा साठवण्याचे मार्ग शोधत आहेत. असूनही विविध आवश्यकताइलेक्ट्रिक वाहने आणि मोबाइल उपकरणांसाठी बॅटरीसाठी आवश्यकता, त्यांच्यामध्ये समांतर सहजपणे काढता येते. विशेषतः, प्रसिद्ध टेस्ला इलेक्ट्रिक काररोडस्टर विशेषत: लॅपटॉपसाठी डिझाइन केलेल्या लिथियम-आयन बॅटरीद्वारे समर्थित आहे. वीज पुरवण्यासाठी खरे आहे स्पोर्ट्स कारअभियंत्यांना यापैकी सहा हजारांहून अधिक बॅटरी एकाच वेळी वापराव्या लागल्या.

आम्ही इलेक्ट्रिक कार किंवा मोबाइल उपकरणांबद्दल बोलत असलो तरीही, भविष्यातील बॅटरीसाठी सार्वत्रिक आवश्यकता स्पष्ट आहेत - ती लहान, हलकी आणि लक्षणीय ऊर्जा साठवली पाहिजे. जे आशादायक घडामोडीया क्षेत्रात या गरजा पूर्ण करू शकतात?

लिथियम-आयन आणि लिथियम-पॉलिमर बॅटरी

लिथियम-आयन कॅमेरा बॅटरी

आज मोबाईल उपकरणांमध्ये सर्वात मोठे वितरणलिथियम-आयन आणि लिथियम-पॉलिमर बॅटरी प्राप्त झाल्या. लिथियम-आयन बॅटरी (ली-आयन) साठी म्हणून, ते 90 च्या दशकाच्या सुरुवातीपासून तयार केले गेले आहेत. त्यांचा मुख्य फायदा म्हणजे त्यांची बऱ्यापैकी उच्च उर्जा घनता, म्हणजेच वस्तुमानाच्या प्रति युनिट विशिष्ट प्रमाणात ऊर्जा साठवण्याची क्षमता. याव्यतिरिक्त, अशा बॅटरीमध्ये कुख्यात "मेमरी प्रभाव" नसतो आणि तुलनेने कमी स्वयं-डिस्चार्ज असतो.

लिथियमचा वापर अगदी न्याय्य आहे, कारण या घटकामध्ये उच्च इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता आहे. सर्व लिथियम-आयन बॅटरीचा तोटा, ज्यामध्ये प्रत्यक्षात मोठ्या संख्येने प्रकार आहेत, म्हणजे बॅटरीचे वेगवान वृद्धत्व, म्हणजेच, एक तीव्र घटस्टोरेज किंवा बॅटरीच्या दीर्घकालीन वापरादरम्यानची वैशिष्ट्ये. याव्यतिरिक्त, आधुनिक क्षमता क्षमता लिथियम आयन बॅटरीवरवर पाहता, जवळजवळ संपले आहे.

लिथियम-आयन तंत्रज्ञानाचा आणखी विकास म्हणजे लिथियम-पॉलिमर पॉवर सप्लाय (ली-पोल). ते द्रव इलेक्ट्रोलाइटऐवजी घन पदार्थ वापरतात. त्याच्या पूर्ववर्तीच्या तुलनेत, लिथियम पॉलिमर बॅटरीमध्ये जास्त ऊर्जा घनता असते. याव्यतिरिक्त, आता जवळजवळ कोणत्याही आकारात बॅटरी तयार करणे शक्य झाले (लिथियम-आयन तंत्रज्ञान केवळ दंडगोलाकार किंवा आयताकृती आकारशरीर). अशा बॅटरीमध्ये लहान आकारमान असतात, जे त्यांना विविध मोबाइल उपकरणांमध्ये यशस्वीरित्या वापरण्याची परवानगी देतात.

तथापि, लिथियम-पॉलिमर बॅटरीच्या आगमनाने परिस्थिती आमूलाग्र बदलली नाही, विशेषतः, कारण अशा बॅटरी मोठ्या डिस्चार्ज करंट्स वितरीत करण्यास सक्षम नाहीत आणि त्यांची विशिष्ट क्षमता मानवतेला सतत मोबाइल डिव्हाइस रिचार्ज करण्याच्या गरजेपासून वाचवण्यासाठी अद्याप अपुरी आहे. शिवाय, लिथियम-पॉलिमर बॅटरी ऑपरेशनमध्ये खूप लहरी असतात;

आशादायक तंत्रज्ञान

IN गेल्या वर्षेविविध देशांतील शास्त्रज्ञ आणि संशोधक अधिक प्रगत बॅटरी तंत्रज्ञान तयार करण्यासाठी सक्रियपणे कार्यरत आहेत जे नजीकच्या भविष्यात विद्यमान बॅटरीची जागा घेऊ शकतील. या संदर्भात, बरेच आहेत आशादायक दिशानिर्देश:

— लिथियम-सल्फर बॅटरी (Li-S)

लिथियम-सल्फर बॅटरी हे एक आश्वासक तंत्रज्ञान आहे; अशा बॅटरीची ऊर्जा तीव्रता लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा दुप्पट आहे परंतु सिद्धांततः ते आणखी उच्च असू शकते. या उर्जा स्त्रोतामध्ये सल्फर असलेल्या द्रव कॅथोडचा वापर केला जातो आणि ते इलेक्ट्रोलाइटपासून विशेष पडद्याद्वारे वेगळे केले जाते. लिथियम एनोड आणि सल्फर-युक्त कॅथोडच्या परस्परसंवादामुळे विशिष्ट क्षमतेत लक्षणीय वाढ झाली. अशा बॅटरीचे पहिले उदाहरण 2004 मध्ये परत आले. तेव्हापासून, काही प्रगती झाली आहे, ज्यामुळे सुधारित लिथियम-सल्फर बॅटरी दीड हजार चक्रांचा सामना करू शकते. पूर्ण चार्ज- क्षमतेत गंभीर नुकसान न होता डिस्चार्ज.

फायद्यासाठी या बॅटरीचेविस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये वापरण्याची शक्यता, वर्धित संरक्षण घटक वापरण्याची आवश्यकता नसणे आणि तुलनेने कमी किमतीचा समावेश आहे. मनोरंजक तथ्य- अशा बॅटरीच्या वापरामुळे 2008 मध्ये विमानाच्या उड्डाण कालावधीसाठी एक विक्रम स्थापित केला गेला. सौर उर्जा. परंतु लिथियम-सल्फर बॅटरीच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी, शास्त्रज्ञांना अद्याप दोन मुख्य समस्या सोडवाव्या लागतील. शोधण्याची गरज आहे प्रभावी पद्धतसल्फरचे पुनर्वापर करणे, आणि याची खात्री करणे स्थिर कामबदलत्या तापमान किंवा आर्द्रतेच्या परिस्थितीत उर्जा स्त्रोत.

— मॅग्नेशियम-सल्फर बॅटरी (Mg/S)

मॅग्नेशियम आणि सल्फरच्या संयुगावर आधारित बॅटरी पारंपारिक लिथियम बॅटरीला देखील बायपास करू शकतात. खरे आहे, अलीकडे पर्यंत कोणीही एका सेलमध्ये या घटकांचा परस्परसंवाद सुनिश्चित करू शकला नाही. मॅग्नेशियम-सल्फर बॅटरी स्वतःच खूप मनोरंजक दिसते, कारण तिची ऊर्जा घनता 4000 Wh/l पेक्षा जास्त पोहोचू शकते. फार पूर्वी नाही, अमेरिकन संशोधकांचे आभार, त्यांनी मॅग्नेशियम-सल्फर बॅटरीच्या विकासाच्या मार्गात उभी असलेली मुख्य समस्या सोडविण्यात स्पष्टपणे व्यवस्थापित केले. वस्तुस्थिती अशी आहे की मॅग्नेशियम आणि सल्फरच्या जोडीसाठी या रासायनिक घटकांशी सुसंगत कोणतेही इलेक्ट्रोलाइट नव्हते.

तथापि, शास्त्रज्ञ इलेक्ट्रोलाइट स्थिर करणारे विशेष क्रिस्टलीय कणांच्या निर्मितीद्वारे असे स्वीकार्य इलेक्ट्रोलाइट तयार करण्यास सक्षम होते. नमुना मॅग्नेशियम-सल्फर बॅटरीमध्ये मॅग्नेशियम एनोड, सेपरेटर, सल्फर कॅथोड आणि नवीन इलेक्ट्रोलाइट. तथापि, ही केवळ पहिली पायरी आहे. आशादायक नमुना, दुर्दैवाने, अद्याप टिकाऊ नाही.

- फ्लोराईड-आयन बॅटरी

अलिकडच्या वर्षांत दिसलेला आणखी एक मनोरंजक उर्जा स्त्रोत. येथे, फ्लोरिन आयन इलेक्ट्रोड्स दरम्यान चार्ज ट्रान्सफरसाठी जबाबदार आहेत. या प्रकरणात, एनोड आणि कॅथोडमध्ये धातू असतात ज्यांचे रूपांतर (विद्युत प्रवाहाच्या दिशेनुसार) फ्लोराईडमध्ये होते किंवा परत कमी केले जाते. हे लक्षणीय बॅटरी क्षमता सुनिश्चित करते. शास्त्रज्ञ म्हणतात की अशा उर्जा स्त्रोतांची ऊर्जा घनता लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा दहापट जास्त असते. लक्षणीय क्षमतेच्या व्यतिरिक्त, नवीन बॅटरी आगीचा धोका लक्षणीयरीत्या कमी करतात.

घन इलेक्ट्रोलाइट बेसच्या भूमिकेसाठी अनेक पर्यायांचा प्रयत्न केला गेला, परंतु निवड शेवटी बेरियम लॅन्थॅनमवर स्थिरावली. फ्लोराईड आयन तंत्रज्ञान हे एक अतिशय आशादायक उपाय असल्याचे दिसत असले तरी, ते त्याच्या कमतरतांशिवाय नाही. तथापि, घन इलेक्ट्रोलाइट केवळ उच्च तापमानात स्थिरपणे कार्य करू शकते. म्हणूनच, सामान्य खोलीच्या तापमानात यशस्वीरित्या कार्य करू शकणारे द्रव इलेक्ट्रोलाइट शोधण्याचे काम संशोधकांना सामोरे जात आहे.

— लिथियम-एअर बॅटरी (Li-O2)

आजकाल, मानवता सौर, पवन किंवा जल उर्जेच्या निर्मितीशी संबंधित स्वच्छ ऊर्जा स्त्रोत वापरण्यासाठी प्रयत्नशील आहे. या संदर्भात, लिथियम-एअर बॅटरी खूप मनोरंजक आहेत. सर्व प्रथम, ते इलेक्ट्रिक वाहनांचे भविष्य म्हणून अनेक तज्ञांनी मानले आहेत, परंतु कालांतराने ते मोबाईल डिव्हाइसेसमध्ये देखील अनुप्रयोग शोधू शकतात. अशा वीज पुरवठ्याची क्षमता खूप जास्त असते आणि ते तुलनेने लहान असतात. त्यांच्या ऑपरेशनचे तत्त्व खालीलप्रमाणे आहे: धातूच्या ऑक्साईडऐवजी, कार्बनचा वापर सकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये केला जातो, जो हवेसह रासायनिक अभिक्रियामध्ये प्रवेश करतो, परिणामी विद्युत प्रवाह तयार होतो. म्हणजेच ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी येथे ऑक्सिजनचा अंशतः वापर केला जातो.

सक्रिय कॅथोड सामग्री म्हणून ऑक्सिजनचा वापर स्वतःचा आहे लक्षणीय फायदे, कारण ते व्यावहारिकदृष्ट्या अतुलनीय घटक आहे आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे ते पूर्णपणे विनामूल्य घेतले जाते वातावरण. असे मानले जाते की लिथियम-एअर बॅटरीची ऊर्जा घनता प्रभावी 10,000 Wh/kg पर्यंत पोहोचू शकते. कदाचित नजीकच्या भविष्यात, अशा बॅटरी इलेक्ट्रिक वाहनांना पॉवर चालवलेल्या कारच्या बरोबरीने ठेवण्यास सक्षम असतील. गॅसोलीन इंजिन. तसे, या प्रकारच्या बॅटरी, मोबाइल गॅझेटसाठी उत्पादित, पॉलीप्लस नावाने आधीच विक्रीवर आढळू शकतात.

- लिथियम नॅनोफॉस्फेट बॅटरी

लिथियम नॅनोफॉस्फेट उर्जा पुरवठा ही लिथियम-आयन बॅटरीची पुढची पिढी आहे ज्यात उच्च वर्तमान आउटपुट आणि अल्ट्रा-फास्ट चार्जिंग आहे. अशी बॅटरी पूर्णपणे चार्ज होण्यासाठी फक्त पंधरा मिनिटे लागतात. ते मानक सायकलींपेक्षा दहापट अधिक चार्जिंग सायकलला देखील परवानगी देतात. लिथियम-आयन पेशी. अशी वैशिष्ट्ये विशेष नॅनोकणांच्या वापराद्वारे प्राप्त केली गेली जी अधिक तीव्र आयन प्रवाह प्रदान करू शकतात.

लिथियम नॅनोफॉस्फेट बॅटरीच्या फायद्यांमध्ये कमी सेल्फ-डिस्चार्ज, "मेमरी इफेक्ट" ची अनुपस्थिती आणि परिस्थितीत काम करण्याची क्षमता देखील समाविष्ट आहे. विस्तृततापमान लिथियम नॅनोफॉस्फेट बॅटरी आधीपासूनच व्यावसायिकरित्या उपलब्ध आहेत आणि काही प्रकारच्या उपकरणांमध्ये वापरल्या जातात, परंतु आधुनिक लिथियम-आयन किंवा लिथियम-पॉलिमर बॅटरीच्या तुलनेत विशेष चार्जर आणि जास्त वजनाच्या गरजेमुळे त्यांचा अवलंब करण्यात अडथळा येतो.

खरं तर, आशादायक तंत्रज्ञानबॅटरी तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात बरेच काही आहे. शास्त्रज्ञ आणि संशोधक केवळ मूलभूतपणे नवीन उपाय तयार करण्यासाठीच नव्हे तर विद्यमान लिथियम-आयन बॅटरीची वैशिष्ट्ये सुधारण्यासाठी देखील काम करत आहेत. उदाहरणार्थ, सिलिकॉन नॅनोवायरच्या वापराद्वारे किंवा अद्वितीय "स्व-उपचार" क्षमतेसह नवीन इलेक्ट्रोडच्या विकासाद्वारे. कोणत्याही परिस्थितीत, तो दिवस दूर नाही जेव्हा आमचे फोन आणि इतर मोबाइल उपकरणेरिचार्ज न करता आठवडे टिकेल.

उपभोगाचे पर्यावरणशास्त्र: इलेक्ट्रिक ट्रान्सपोर्टचे भविष्य मुख्यत्वे बॅटरी सुधारण्यावर अवलंबून असते - त्यांचे वजन कमी, जलद चार्ज आणि त्याच वेळी अधिक ऊर्जा निर्माण होते.

इलेक्ट्रिक वाहनांचे भवितव्य मुख्यत्वे बॅटरी सुधारण्यावर अवलंबून असते - त्यांचे वजन कमी असावे, जलद चार्ज व्हावे आणि त्याच वेळी अधिक ऊर्जा निर्माण करावी. शास्त्रज्ञांनी आधीच काही परिणाम साध्य केले आहेत. अभियंत्यांच्या टीमने लिथियम-ऑक्सिजन बॅटरी तयार केल्या आहेत ज्या ऊर्जा वाया घालवत नाहीत आणि दशके टिकू शकतात. आणि एका ऑस्ट्रेलियन शास्त्रज्ञाने ग्राफीन-आधारित आयनिस्टर सादर केले जे कार्यक्षमतेचे नुकसान न करता दशलक्ष वेळा चार्ज केले जाऊ शकते.

लिथियम-ऑक्सिजन बॅटरी हलक्या असतात आणि भरपूर ऊर्जा निर्माण करतात आणि इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी आदर्श घटक असू शकतात. पण अशा बॅटरी असतात लक्षणीय कमतरता- ते लवकर झिजतात आणि वाया जाणाऱ्या उष्णतेच्या रूपात खूप ऊर्जा सोडतात. नवीन विकासएमआयटी, अर्गोन नॅशनल लॅबोरेटरी आणि पेकिंग युनिव्हर्सिटीचे शास्त्रज्ञ या समस्येचे निराकरण करण्याचे आश्वासन देतात.

अभियंत्यांच्या टीमने तयार केलेल्या, लिथियम-ऑक्सिजन बॅटरी लिथियम आणि ऑक्सिजन असलेले नॅनोकण वापरतात. या प्रकरणात, ऑक्सिजन, स्थिती बदलताना, कणांच्या आत ठेवली जाते आणि गॅस टप्प्यात परत येत नाही. हे लिथियम-एअर बॅटरीपेक्षा वेगळे आहे, जे हवेतून ऑक्सिजन घेतात आणि उलट प्रतिक्रिया दरम्यान वातावरणात सोडतात. नवीन दृष्टीकोन ऊर्जा नुकसान कमी करते (विद्युत व्होल्टेज जवळजवळ 5 पट कमी होते) आणि बॅटरीचे आयुष्य वाढवते.

लिथियम-ऑक्सिजन तंत्रज्ञान लिथियम-एअर सिस्टमच्या विपरीत, वास्तविक-जगातील परिस्थितीशी देखील अनुकूल आहे, जे ओलावा आणि CO2 च्या संपर्कात असताना खराब होते. याव्यतिरिक्त, लिथियम आणि ऑक्सिजन बॅटरी जास्त चार्जिंगपासून संरक्षित आहेत - ऊर्जा खूप जास्त होताच, बॅटरी वेगळ्या प्रकारच्या प्रतिक्रियेकडे स्विच करते.

शास्त्रज्ञांनी 120 चार्ज-डिस्चार्ज सायकल चालवल्या, तर उत्पादकता केवळ 2% कमी झाली.

आतापर्यंत, शास्त्रज्ञांनी केवळ एक प्रोटोटाइप बॅटरी तयार केली आहे, परंतु एका वर्षाच्या आत एक नमुना विकसित करण्याचा त्यांचा मानस आहे. यासाठी महाग सामग्रीची आवश्यकता नाही आणि उत्पादन पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरीसारखेच आहे. जर हा प्रकल्प कार्यान्वित झाला, तर नजीकच्या भविष्यात इलेक्ट्रिक कार समान वजनाने दुप्पट ऊर्जा साठवतील.

ऑस्ट्रेलियातील स्विनबर्न युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील एका अभियंत्याने बॅटरीची आणखी एक समस्या सोडवली आहे - त्यांच्या रिचार्जिंगची गती. त्याने विकसित केलेला ionistor जवळजवळ त्वरित चार्ज होतो आणि कार्यक्षमता न गमावता अनेक वर्षे वापरला जाऊ शकतो.

हान लिनने ग्राफीनचा वापर केला, जो आज उपलब्ध असलेल्या सर्वात मजबूत सामग्रीपैकी एक आहे. मधाच्या पोळ्यासारख्या रचनेमुळे, ऊर्जा साठवण्यासाठी ग्राफीनचे पृष्ठभाग मोठे आहे. शास्त्रज्ञाने 3D प्रिंटरवर ग्राफीन प्लेट्स मुद्रित केल्या - ही उत्पादन पद्धत आपल्याला खर्च कमी करण्यास आणि स्केल वाढविण्यास देखील अनुमती देते.

शास्त्रज्ञाने तयार केलेला आयनिस्टर प्रति किलोग्रॅम वजनाच्या लिथियम-आयन बॅटरीइतकीच ऊर्जा निर्माण करतो, परंतु काही सेकंदात चार्ज होतो. शिवाय, लिथियमऐवजी, यात ग्राफीनचा वापर केला जातो, जो खूपच स्वस्त आहे. हान लिनच्या मते, सुपरकॅपेसिटर गुणवत्ता न गमावता लाखो चार्जिंग सायकलमधून जाऊ शकतो.

बॅटरी उत्पादन क्षेत्र स्थिर नाही. ऑस्ट्रियातील क्रेसेल बंधूंनी तयार केले नवीन प्रकारजवळजवळ दुप्पट वजनाच्या बॅटरी कमी बॅटरीव्ही टेस्ला मॉडेलएस.

ओस्लो विद्यापीठातील नॉर्वेजियन शास्त्रज्ञांनी एका बॅटरीचा शोध लावला आहे जी पूर्णपणे... मात्र, त्यांचा विकास हा शहरी लोकांसाठी आहे सार्वजनिक वाहतूक, जे नियमितपणे थांबते - त्या प्रत्येकावर बस रिचार्ज केली जाईल आणि पुढील स्टॉपवर जाण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा असेल.

युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅलिफोर्निया, इर्विन येथील शास्त्रज्ञ शाश्वत बॅटरी तयार करण्याच्या जवळ आहेत. त्यांनी एक नॅनोवायर बॅटरी विकसित केली आहे जी शेकडो हजार वेळा रिचार्ज केली जाऊ शकते.

आणि राईस युनिव्हर्सिटीच्या अभियंत्यांनी कार्यक्षमता न गमावता 150 अंश सेल्सिअस तापमानात कार्य करणारे एक तयार करण्यात व्यवस्थापित केले. प्रकाशित

प्रश्न वाचत आहे trudnopisaka :

“नवीन बॅटरी तंत्रज्ञानाबद्दल जाणून घेणे मनोरंजक असेल जे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनासाठी तयार केले जात आहे."

बरं, नक्कीच, मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनाचा निकष काहीसा सैल आहे, परंतु आता काय आशादायक आहे ते शोधण्याचा प्रयत्न करूया.

रसायनशास्त्रज्ञ काय घेऊन आले ते येथे आहे:

व्होल्टमध्ये सेल व्होल्टेज (उभ्या) आणि विशिष्ट कॅथोड क्षमता (mAh/g) नवीन बॅटरीत्याच्या निर्मितीनंतर लगेच (I), पहिला डिस्चार्ज (II) आणि पहिला चार्ज (III) (ही सू किम एट अल./नेचर कम्युनिकेशन्सचे चित्रण).

त्यांच्या उर्जा क्षमतेच्या बाबतीत, मॅग्नेशियम आणि सल्फरच्या मिश्रणावर आधारित बॅटरी लिथियमपेक्षा जास्त कामगिरी करू शकतात. परंतु आतापर्यंत, हे दोन पदार्थ बॅटरी सेलमध्ये एकत्र काम करण्यास कोणीही सक्षम झालेले नाही. आता, काही आरक्षणांसह, यूएसए मधील तज्ञांचा गट यशस्वी झाला आहे.

टोयोटाचे शास्त्रज्ञ संशोधन संस्थाव्ही उत्तर अमेरीका(TRI-NA) सोडवण्याचा प्रयत्न केला मुख्य समस्या, मॅग्नेशियम-सल्फर बॅटरी (Mg/S) तयार करण्याच्या मार्गात उभे आहे.

पॅसिफिक नॉर्थवेस्ट राष्ट्रीय प्रयोगशाळेतून तयार.

जर्मन लोकांनी फ्लोराईड-आयन बॅटरीचा शोध लावला

इलेक्ट्रोकेमिकल वर्तमान स्त्रोतांच्या संपूर्ण सैन्याव्यतिरिक्त, शास्त्रज्ञांनी दुसरा पर्याय विकसित केला आहे. कमी आग धोका आणि लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा दहापट जास्त विशिष्ट क्षमता हे त्याचे नमूद केलेले फायदे आहेत.

कार्लस्रुहे इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (KIT) च्या रसायनशास्त्रज्ञांनी मेटल फ्लोराइड्सवर आधारित बॅटरीची संकल्पना मांडली आहे आणि अनेक लहान प्रयोगशाळेच्या नमुन्यांची चाचणी देखील केली आहे.

अशा बॅटरीमध्ये, फ्लोरिन आयनन्स इलेक्ट्रोड्समधील शुल्काच्या हस्तांतरणासाठी जबाबदार असतात. बॅटरीच्या एनोड आणि कॅथोडमध्ये धातू असतात, जे विद्युत् प्रवाहाच्या (चार्ज किंवा डिस्चार्ज) दिशेनुसार वैकल्पिकरित्या फ्लोराईडमध्ये रूपांतरित होतात किंवा धातूमध्ये कमी होतात.

"एक धातूचा अणू एकाच वेळी अनेक इलेक्ट्रॉन्स स्वीकारू शकतो किंवा दान करू शकतो, ही संकल्पना अत्यंत उच्च ऊर्जा घनतेसाठी परवानगी देते - पारंपारिक लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा दहापट जास्त," असे सह-लेखक डॉ. मॅक्सिमिलियन फिचनर म्हणतात.

कल्पनेची चाचणी घेण्यासाठी, जर्मन संशोधकांनी 7 मिलीमीटर व्यास आणि 1 मिमी जाडी असलेल्या अशा बॅटरीचे अनेक नमुने तयार केले. लेखकांनी इलेक्ट्रोड्ससाठी अनेक सामग्रीचा अभ्यास केला (उदाहरणार्थ, कार्बनसह तांबे आणि बिस्मथ), आणि लॅन्थॅनम आणि बेरियमवर आधारित इलेक्ट्रोलाइट तयार केला.

तथापि, असे घन इलेक्ट्रोलाइट केवळ एक मध्यवर्ती पाऊल आहे. फ्लोराइड आयन चालवणारी ही रचना केवळ तेव्हाच कार्य करते उच्च तापमान. म्हणून, केमिस्ट त्याच्या बदलीसाठी शोधत आहेत - एक द्रव इलेक्ट्रोलाइट जो खोलीच्या तपमानावर कार्य करेल.

(तपशीलांसाठी, संस्थेचे प्रेस रिलीज आणि जर्नल ऑफ मटेरियल केमिस्ट्री लेख पहा.)

भविष्यातील बॅटरी

बॅटरी मार्केटसाठी भविष्यात काय असेल हे सांगणे कठीण आहे. लिथियम बॅटरी अजूनही राजा आहेत आणि लिथियम पॉलिमर विकासामुळे त्यांच्याकडे चांगली क्षमता आहे. चांदी-जस्त घटकांचा परिचय ही खूप लांब आणि महाग प्रक्रिया आहे आणि तिची व्यवहार्यता अजूनही वादाचा मुद्दा आहे. इंधन सेल आणि नॅनोट्यूब तंत्रज्ञानाची अनेक वर्षांपासून स्तुती आणि अतिशय सुंदर शब्दांत वर्णन केले जात आहे, परंतु जेव्हा सरावाचा विचार केला जातो तेव्हा वास्तविक उत्पादने एकतर खूप अवजड, खूप महाग किंवा दोन्ही असतात. फक्त एक गोष्ट स्पष्ट आहे - येत्या काही वर्षांत, हा उद्योग सक्रियपणे विकसित होत राहील, कारण लोकप्रियता पोर्टेबल उपकरणेझेप आणि सीमांनी वाढत आहे.

उद्देश लॅपटॉप सह समांतर मध्ये स्वायत्त ऑपरेशन, डेस्कटॉप लॅपटॉपची दिशा विकसित होत आहे, ज्यामध्ये बॅटरी बॅकअप यूपीएसची भूमिका बजावते. सॅमसंगने अलीकडेच बॅटरीशिवाय असाच लॅपटॉप जारी केला.

IN NiCd-बॅटरीमध्ये इलेक्ट्रोलिसिसची शक्यता असते. त्यांच्यामध्ये स्फोटक हायड्रोजन जमा होण्यापासून रोखण्यासाठी, बॅटरी मायक्रोस्कोपिक वाल्व्हसह सुसज्ज आहेत.

प्रसिद्ध संस्थेत एमआयटीअलीकडे विकसित केले होते अद्वितीय तंत्रज्ञानविशेष प्रशिक्षित व्हायरसच्या प्रयत्नांद्वारे लिथियम बॅटरीचे उत्पादन.

तरी इंधन सेलबाह्यतः, ती पारंपारिक बॅटरीपेक्षा पूर्णपणे भिन्न आहे; ती समान तत्त्वांवर कार्य करते.

आशादायक दिशानिर्देश आणखी कोण सुचवू शकेल?

200 पेक्षा जास्त वर्षांपूर्वी, जगातील पहिली बॅटरी जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ विल्हेल्म रिटर यांनी तयार केली होती. ए. व्होल्टाच्या बॅटरीच्या तुलनेत, जी त्या वेळी आधीच अस्तित्वात होती, विल्हेल्मचे स्टोरेज डिव्हाइस वारंवार चार्ज आणि डिस्चार्ज केले जाऊ शकते. दोन शतकांच्या कालावधीत, इलेक्ट्रिक बॅटरी खूप बदलली आहे, परंतु "चाक" च्या विपरीत, आजही तिचा शोध सुरू आहे. आज, बॅटरी उत्पादनातील नवीन तंत्रज्ञानाचा उदय झाला आहे नवीनतम उपकरणे, स्वायत्त वीज पुरवठा आवश्यक आहे. नवीन आणि अधिक शक्तिशाली गॅझेट्स, इलेक्ट्रिक कार, फ्लाइंग ड्रोन - या सर्व उपकरणांसाठी लहान, हलके, परंतु अधिक क्षमता असलेल्या आणि टिकाऊ बॅटरी आवश्यक आहेत.

बॅटरीच्या मूलभूत संरचनेचे थोडक्यात वर्णन केले जाऊ शकते - हे इलेक्ट्रोड आणि इलेक्ट्रोलाइट आहेत. ही इलेक्ट्रोडची सामग्री आणि इलेक्ट्रोलाइटची रचना आहे जी बॅटरीची वैशिष्ट्ये निर्धारित करते आणि त्याचा प्रकार निर्धारित करते. सध्या, 33 पेक्षा जास्त प्रकारचे रिचार्ज करण्यायोग्य वीज पुरवठा आहेत, परंतु त्यापैकी सर्वात जास्त वापरले जातात:

• लीड-ऍसिड;
• निकेल-कॅडमियम;
• निकेल मेटल हायड्राइड;
• लिथियम-आयन;
• लिथियम पॉलिमर;
• निकेल-जस्त.

त्यांपैकी कोणाचेही काम उलट करता येण्यासारखे आहे रासायनिक प्रतिक्रिया, म्हणजे, डिस्चार्जिंग दरम्यान उद्भवणारी प्रतिक्रिया चार्जिंग दरम्यान पुनर्संचयित केली जाते.

बॅटरीच्या वापराची व्याप्ती बरीच विस्तृत आहे आणि त्याद्वारे समर्थित असलेल्या डिव्हाइसच्या प्रकारावर अवलंबून, बॅटरीवर काही आवश्यकता लागू केल्या जातात. उदाहरणार्थ, गॅझेटसाठी ते हलके, कमीतकमी आकाराचे आणि पुरेसे असावे मोठी क्षमता. पॉवर टूल किंवा फ्लाइंग ड्रोनसाठी, वापरापासून आउटपुट करंट महत्वाचे आहे विद्युतप्रवाहखूप उच्च. त्याच वेळी, अशा आवश्यकता आहेत ज्या सर्व बॅटरीवर लागू होतात - ही उच्च क्षमता आणि चार्जिंग सायकलचे स्त्रोत आहेत.

जगभरातील शास्त्रज्ञ या विषयावर खूप संशोधन आणि चाचण्या करत आहेत; दुर्दैवाने, उत्कृष्ट इलेक्ट्रिकल आणि ऑपरेशनल परिणाम दर्शविणारे अनेक नमुने किमतीत खूप महाग असल्याचे निघाले आणि उत्पादनात लॉन्च केले गेले नाहीत. मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन. सह तांत्रिक बाजू, सर्वोत्तम साहित्यबॅटरी तयार करण्यासाठी, चांदी आणि सोन्याचा वापर केला जातो आणि आर्थिक दृष्टिकोनातून, अशा उत्पादनाची किंमत ग्राहकांसाठी अगम्य असेल. त्याच वेळी, नवीन उपायांचा शोध थांबत नाही आणि पहिली महत्त्वपूर्ण प्रगती म्हणजे लिथियम-आयन बॅटरी.

हे प्रथम 1991 मध्ये सादर केले गेले जपानी कंपनीसोनी. बॅटरी उच्च घनता आणि कमी स्वयं-डिस्चार्ज द्वारे वैशिष्ट्यीकृत होती. मात्र, तिच्यात कमतरता होत्या.

अशा वीज पुरवठ्याची पहिली पिढी स्फोटक होती. कालांतराने, एनोडवर डेंड्राइट्स जमा झाले, ज्यामुळे शॉर्ट सर्किट आणि आग लागली. सुधारण्याच्या प्रक्रियेत, पुढच्या पिढीने ग्रेफाइट एनोडचा वापर केला आणि ही कमतरता दूर झाली.

दुसरा तोटा म्हणजे मेमरी इफेक्ट. सतत अपूर्ण चार्जिंगमुळे, बॅटरीची क्षमता कमी होते. ही कमतरता दूर करण्याचे काम पूरक ठरले आहे नवीन ट्रेंडसूक्ष्मीकरणाची इच्छा. अति-पातळ स्मार्टफोन्स, अल्ट्राबुक्स आणि इतर उपकरणे तयार करण्याच्या इच्छेसाठी नवीन उर्जा स्त्रोत विकसित करण्यासाठी विज्ञान आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, आधीच कालबाह्य लिथियम आयन बॅटरी आवश्यक असलेल्या मॉडेलर्सच्या गरजा पूर्ण करत नाहीत नवीन स्रोतजास्त घनता आणि उच्च आउटपुट करंट असलेली वीज.

परिणामी, लिथियम-आयन मॉडेलमध्ये पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइटचा वापर केला गेला आणि परिणाम सर्व अपेक्षांपेक्षा जास्त झाला.

सुधारित मॉडेल केवळ मेमरी प्रभावापासून वंचित नव्हते, परंतु सर्व बाबतीत त्याच्या पूर्ववर्तीपेक्षा अनेक पटीने श्रेष्ठ होते. प्रथमच, केवळ 1 मिमी जाडी असलेली बॅटरी तयार करणे शक्य झाले. शिवाय, त्याचे स्वरूप खूप वैविध्यपूर्ण असू शकते. मॉडेलर्स आणि मोबाइल फोन उत्पादक दोघांमध्येही अशा बॅटरींना लगेचच मोठी मागणी होऊ लागली.

पण तरीही उणीवा होत्या. रिचार्ज करताना घटक आगीचा धोका असल्याचे दिसून आले, ते गरम झाले आणि प्रज्वलित होऊ शकते. आधुनिक पॉलिमर बॅटरी अंगभूत सर्किटसह सुसज्ज आहेत जी जास्त चार्जिंगला प्रतिबंधित करते. त्यांना केवळ विशेष सह चार्ज करण्याची देखील शिफारस केली जाते चार्जर, किट किंवा तत्सम मॉडेलमध्ये समाविष्ट आहे.

कमी नाही महत्वाचे वैशिष्ट्यबॅटरी - किंमत. आज हे सर्वात जास्त आहे एक मोठी समस्याबॅटरी विकासाच्या मार्गावर.

इलेक्ट्रिक वाहन वीज पुरवठा

टेस्ला मोटर्स घटकांवर आधारित नवीन तंत्रज्ञान वापरून बॅटरी तयार करते ट्रेडमार्कपॅनासोनिक. रहस्य पूर्णपणे उघड झाले नाही, परंतु चाचणीचे निकाल उत्साहवर्धक आहेत. टेस्ला मॉडेल एस इको-कार, फक्त 85 kWh च्या बॅटरीने सुसज्ज आहे, एका चार्जवर 400 किमी पेक्षा थोडा जास्त प्रवास केला. अर्थात, जग जिज्ञासू लोकांशिवाय नाही, म्हणून यापैकी एक बॅटरी, 45,000 USD किमतीची, शेवटी उघडली गेली.

आत अनेक Panasonic लिथियम-आयन पेशी होत्या. तथापि, शवविच्छेदनाने आम्हाला प्राप्त करू इच्छित असलेली सर्व उत्तरे दिली नाहीत.

भविष्यातील तंत्रज्ञान

दीर्घकाळ स्तब्धता असूनही, विज्ञान एका मोठ्या प्रगतीच्या मार्गावर आहे. उद्या एक मोबाईल फोन रिचार्ज न करता महिनाभर काम करेल आणि इलेक्ट्रिक कार एका चार्जवर 800 किमी प्रवास करेल हे अगदी शक्य आहे.

नॅनो तंत्रज्ञान

युनिव्हर्सिटी ऑफ सदर्न कॅलिफोर्नियाच्या शास्त्रज्ञांनी दावा केला आहे की 100 एनएम व्यासाच्या सिलिकॉन वायरसह ग्रेफाइट एनोड्स बदलल्यास बॅटरीची क्षमता 3 पट वाढेल आणि चार्जिंगची वेळ 10 मिनिटांपर्यंत कमी होईल.

स्टॅनफोर्ड विद्यापीठाने तत्त्वतः प्रस्तावित केले नवीन प्रकारएनोड्स सल्फर सह लेपित सच्छिद्र कार्बन nanowires. त्यांच्या मते, अशा उर्जा स्त्रोतामध्ये ली-आयन बॅटरीपेक्षा 4-5 पट जास्त वीज जमा होते.

मॅग्नेटाईट क्रिस्टल्सवर आधारित बॅटरी केवळ अधिक क्षमता नसून त्या तुलनेने स्वस्तही असतील, असे अमेरिकन शास्त्रज्ञ डेव्हिड किसायलस यांनी सांगितले. शेवटी, हे क्रिस्टल्स शेलफिशच्या दातांमधून मिळू शकतात.

वॉशिंग्टन विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ गोष्टींचा अधिक व्यावहारिक दृष्टिकोन घेतात. त्यांनी आधीच बॅटरीसाठी नवीन तंत्रज्ञानाचे पेटंट घेतले आहे, ज्यामध्ये ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडऐवजी टिन एनोड वापरला जातो. इतर सर्व काही बदलणार नाही आणि नवीन बॅटरी आमच्या नेहमीच्या गॅझेटमध्ये जुन्या बॅटरी सहजपणे बदलू शकतात.

क्रांती आज आधीच झाली आहे

पुन्हा इलेक्ट्रिक कार. आत्तासाठी, ते अजूनही पॉवर आणि मायलेजच्या बाबतीत कारपेक्षा निकृष्ट आहेत, परंतु हे फार काळ टिकणार नाही. असे आयबीएम कॉर्पोरेशनचे प्रतिनिधी सांगतात, ज्यांनी लिथियम-एअर बॅटरीची संकल्पना मांडली. शिवाय, या वर्षी ग्राहकांना सर्व बाबतीत श्रेष्ठ असलेला नवीन उर्जा स्त्रोत सादर करण्याचे आश्वासन दिले आहे.