બેટરી આંતરિક માળખું: મોટી ક્ષમતા

અમે સ્વચ્છ ઊર્જાના વ્યાપક ઉપયોગના નવા યુગની રાહ જોઈ રહ્યા છીએ. તે યુગના પ્રતિકાત્મક દ્રશ્યમાં, કોઈ વ્યક્તિ ટેસ્લાની ઇલેક્ટ્રિક કાર જેવી નવી કારોને શેરીઓમાં ચાલતી જોઈ શકે છે, જે ગેસોલિનથી નહીં પરંતુ સંપૂર્ણ ચાર્જ લિથિયમ બેટરી દ્વારા સંચાલિત છે. રસ્તામાં આવેલા ગેસ સ્ટેશનોને ચાર્જિંગ સ્ટેશનથી બદલવામાં આવશે. તાજેતરના સમાચાર એ છે કે શાંઘાઈ શહેરે હવે ટેસ્લાની ઇલેક્ટ્રિક કાર માટે લાયસન્સ-મુક્ત નીતિની જાહેરાત કરી છે અને ચીનમાં તેમના સુપરચાર્જરના ઝડપી ઉત્પાદનને સમર્થન આપી રહ્યું છે.

પરંતુ ઉજ્જવળ ભાવિ એ હકીકત દ્વારા વાદળછાયું હોઈ શકે છે કે ઇલેક્ટ્રિક કારની બેટરીઓ સેલ ફોનની બેટરીઓથી અલગ નથી. સેલ ફોન વપરાશકર્તાઓ ઘણીવાર બેટરી જીવન વિશે ચિંતા કરે છે. સવારના સમયે ઘણા લોકોના ફોન ભરેલા હોય છે અને જેમ જેમ બપોર નજીક આવે છે તેમ તેમ દિવસમાં એક વખત ફોન ચાર્જ કરવો જરૂરી બની જાય છે. લેપટોપમાં પણ આ જ સમસ્યા હોય છે અને તેનો રસ કલાકોમાં જ સમાપ્ત થઈ જાય છે. ઇલેક્ટ્રિક કારની ઉપયોગિતા પર પ્રશ્ન ઉઠાવવામાં આવ્યો છે કારણ કે તે ક્રેશ થવા માટે પૂરતી મુસાફરી કરતી નથી અને તેને વારંવાર રિચાર્જ કરવાની જરૂર પડે છે. ટેસ્લાનું મોડલ હાલમાં બજારમાં એકમાત્ર ઇલેક્ટ્રિક કાર છે, જે એક સિદ્ધિ છે. એક ચાર્જ પર 480 કિલોમીટરની રેન્જ સાથે આ મોડલ સૌથી વધુ આકર્ષક છે.

શા માટે બેટરી ટકી નથી? આપેલ જગ્યામાં પદાર્થ જેટલી ઉર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે તેને ઉર્જા ઘનતા કહે છે. બેટરીની ઉર્જા ઘનતા ઓછી છે. પ્રતિ કિલોગ્રામ ઉત્પાદિત ઊર્જાના સંદર્ભમાં, અમે દરરોજ 50 મેગાજ્યૂલ ગેસોલિનનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ, જ્યારે લિથિયમ બેટરી સરેરાશ 1 મેગાજ્યૂલ કરતાં ઓછી હોય છે. અન્ય પ્રકારની બેટરીઓ પણ અત્યંત નીચા સ્તરે ફરે છે. દેખીતી રીતે, અમે બેટરીને અનંત બનાવી શકતા નથી; બેટરીની ક્ષમતા વધારવા માટે, અમે ફક્ત બેટરીની ઊર્જા ઘનતા સુધારવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી શકીએ છીએ, પરંતુ તેમાં ઘણી મુશ્કેલીઓ છે. આ ટેકનોલોજી સાથે મુશ્કેલીઓ શું છે? રિપોર્ટરે ઝેજિયાંગ યુનિવર્સિટીના રસાયણશાસ્ત્રના સહયોગી પ્રોફેસર લિયુ રનનો ઇન્ટરવ્યુ લીધો અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી લિથિયમ બેટરી (ટૂંકમાં લિથિયમ બેટરી)ની આંતરિક રચનાના રહસ્યનું વિશ્લેષણ કર્યું.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે

ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણને કારણે, બેટરી ઊર્જા પ્રદાન કરી શકે છે. જ્યારે બેટરી સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય છે, ત્યારે સ્વીચ બંધ હોય છે અને વર્તમાન ચાલુ હોય છે. આ બિંદુએ, ઇલેક્ટ્રોન નકારાત્મક ટર્મિનલમાંથી છટકી જાય છે અને સર્કિટ દ્વારા હકારાત્મક ટર્મિનલ તરફ વહે છે. આ પ્રક્રિયામાં, ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ટેસ્લા ઈલેક્ટ્રિક કાર ચલાવવાની જેમ તમારા ફોનને કાર્યરત રાખશે.

લિથિયમ બેટરીમાં ઇલેક્ટ્રોન લિથિયમ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવે છે. જો તમે લિથિયમથી બેટરી ભરો છો, તો શું ઊર્જાની ઘનતા વધતી નથી? કમનસીબે, લિથિયમ બેટરી રિચાર્જ કરી શકાય તે માટે, તેની આંતરિક રચનાનું તેની ચોક્કસ ઉર્જા ઘનતાના સંદર્ભમાં મૂલ્યાંકન કરવું આવશ્યક છે. લિયુએ ધ્યાન દોર્યું કે લિથિયમ બેટરીની આંતરિક રચનામાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, નેગેટિવ ડેટા, સકારાત્મક ડેટા અને ગાબડાં હોય છે, જેમાંની દરેકની પોતાની વિશિષ્ટ પ્રક્રિયા હોય છે, તે અનન્ય ભૂમિકા ભજવે છે અને તે અનિવાર્ય છે. આ માળખું લિથિયમ-આયન બેટરીની ઊર્જા ઘનતાને મર્યાદિત કરે છે.

પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે, જે બેટરીમાં આવશ્યક નળીઓ છે. જ્યારે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય છે, ત્યારે લિથિયમ અણુઓ તેમના ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે અને લિથિયમ આયન બની જાય છે, અને જ્યારે રિચાર્જ થાય છે, ત્યારે તેણે બેટરીના એક છેડાથી બીજા છેડા સુધી દોડવું પડે છે અને ફરીથી પાછા ફરવું પડે છે. લિયુએ કહ્યું. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બેટરીના ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો પર લિથિયમ આયનોને રાખે છે, જે સતત બેટરી સાયકલ ચલાવવાની ચાવી છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ નદીઓ જેવા છે, લિથિયમ આયન માછલી જેવા છે. જો નદી સૂકી હોય અને માછલી બીજી બાજુ ન જઈ શકે, તો લિથિયમ બેટરી યોગ્ય રીતે કામ કરશે નહીં.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સુંદરતા એ છે કે તે માત્ર લિથિયમ આયનો વહન કરે છે, ઇલેક્ટ્રોન નહીં, તે સુનિશ્ચિત કરે છે કે જ્યારે સર્કિટ જોડાયેલ હોય ત્યારે જ બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય છે. તે જ સમયે, લિથિયમ આયનો, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અનુસાર, ક્રમબદ્ધ અને સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત રીતે આગળ વધે છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોન હંમેશા એક દિશામાં આગળ વધે છે, વર્તમાન બનાવે છે.

સ્થિર હકારાત્મક અને નકારાત્મક ધ્રુવો

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પાવર પ્રદાન કરતા નથી, પરંતુ તે લિથિયમ-આયન બેટરી માટે ભારે અને આવશ્યક છે. તો શા માટે ગ્રેફાઇટ પર આધારિત વધુ નકારાત્મક ડેટા નથી? ગ્રેફાઇટ, પેન્સિલ લીડ્સ બનાવવા માટે વપરાતી સામગ્રી, ઇલેક્ટ્રોન પ્રદાન કરવા માટે જવાબદાર નથી. ‘આ ખાતરી કરવા માટે છે કે ચાર્જિંગનો સમય યોગ્ય છે,’ શ્રી લિયુએ કહ્યું.