नया ऊर्जा क्षेत्र हाल ही में फलफूल रहा है। आज हम बैटरी और मोबाइल फोन की बैटरी के विकास और कार्य सिद्धांतों के बारे में बात करेंगे।

1. बैटरी का कार्य सिद्धांत

वह युक्ति जो रासायनिक ऊर्जा, प्रकाश ऊर्जा, ऊष्मा ऊर्जा आदि को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकती है, बैटरी कहलाती है। इसमें रासायनिक बैटरी, परमाणु बैटरी आदि शामिल हैं, और जिसे हम आमतौर पर बैटरी कहते हैं, वह आमतौर पर रासायनिक बैटरी को संदर्भित करता है।

व्यावहारिक रासायनिक बैटरियों को प्राथमिक बैटरी और संचायक में विभाजित किया जाता है। हम अपने दैनिक जीवन में जिन बैटरियों के संपर्क में आते हैं, वे मुख्य रूप से संचायक होती हैं। उपयोग करने से पहले बैटरी को चार्ज करने की आवश्यकता होती है, और फिर इसे डिस्चार्ज किया जा सकता है। चार्ज करते समय, विद्युत ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है; निर्वहन करते समय, रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

जब बैटरी को डिस्चार्ज किया जाता है, तो बाहरी सर्किट के माध्यम से करंट को पॉजिटिव इलेक्ट्रोड से नेगेटिव इलेक्ट्रोड में ट्रांसफर किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट में, सकारात्मक आयनों और नकारात्मक आयनों को क्रमशः इलेक्ट्रोड में प्रेषित किया जाता है, और वर्तमान को नकारात्मक इलेक्ट्रोड से सकारात्मक इलेक्ट्रोड में प्रेषित किया जाता है। जब बैटरी को डिस्चार्ज किया जाता है, तो दो इलेक्ट्रोड एक रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, और सर्किट काट दिया जाता है या एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है। जब सामग्री समाप्त हो जाती है, तो निर्वहन बंद हो जाएगा।

बैटरी के अंदर प्रयुक्त सामग्री के आधार पर, बैटरी रिचार्जेबल या गैर-रिचार्जेबल हो सकती है। कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं, और कुछ अपरिवर्तनीय हैं।

बैटरी की क्षमता और गति उसकी सामग्री पर निर्भर करती है।

2 सेल फोन की बैटरी का इतिहास

मोबाइल फोन की बैटरी को मूल रूप से तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: Ni-Cd बैटरी → Ni-MH बैटरी →

इन तीन चरणों के नाम से, हम देख सकते हैं कि बैटरी में उपयोग किए जाने वाले मुख्य रासायनिक तत्व बदल रहे हैं, और बैटरी में अधिक तकनीकी नवाचार हो रहे हैं। हम यह भी कह सकते हैं कि लिथियम बैटरी के बिना आज मोबाइल स्मार्ट लाइफ नहीं होती।

जब मोबाइल फोन पहली बार 1980 के दशक में सामने आए, तो उन्हें “मोबाइल फोन” भी कहा जाता था। नाम से हम देख सकते हैं कि यह बहुत बड़ा है। इसके बड़े होने का मुख्य कारण इसकी बड़ी बैटरी है।

1990 के दशक में, Ni-MH बैटरी दिखाई दी, जो छोटी और अधिक पर्यावरण के अनुकूल हैं। मोटोरोला का स्टार उत्पाद StarTAC निकेल मेटल हाइड्राइड बैटरी का उपयोग करता है, जो लोगों की धारणा को बिगाड़ने के लिए काफी छोटी हैं। 328 में जारी StarTAC1996, दुनिया का पहला फ्लिप फोन था, जिसका वजन केवल 87 ग्राम था।

1990 के दशक की शुरुआत में, लिथियम बैटरी भी दिखाई दीं। 1992 में, सोनी ने अपने उत्पादों में अपनी लिथियम बैटरी पेश की, लेकिन उच्च कीमत और उत्कृष्ट शक्ति की कमी के कारण, इसका उपयोग केवल अपने उत्पादों में ही किया जा सकता था। इसके बाद, लिथियम बैटरी सामग्री के तकनीकी नवाचार और विनिर्माण प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, इसकी क्षमता और लागत में सुधार हुआ है, और धीरे-धीरे अधिक निर्माताओं का पक्ष जीता है। लिथियम बैटरी का युग आधिकारिक तौर पर आ गया है।

लिथियम बैटरी और नोबेल पुरस्कार

हालांकि मोबाइल फोन की जगह तेजी से विकसित हो रही है, मोबाइल फोन की बैटरी का विकास अपेक्षाकृत धीमा है। सर्वेक्षण के आंकड़ों के अनुसार, बैटरियों की क्षमता हर 10 साल में केवल 10% बढ़ती है। कम समय में मोबाइल फोन की बैटरी की क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि करना लगभग असंभव है, इसलिए मोबाइल फोन की बैटरी के क्षेत्र में भी असीमित संभावनाएं और संभावनाएं हैं।

रसायन विज्ञान में 2019 का नोबेल पुरस्कार प्रोफेसर जॉन गुडइनफ, स्टेनली व्हिटिंगम और डॉ अकीरा योशिनो को लिथियम बैटरी के क्षेत्र में उनके काम के लिए दिया गया। वास्तव में, हर साल जीतने से पहले, कुछ लोग भविष्यवाणी करते हैं कि लिथियम बैटरी जीत जाएगी या नहीं। लिथियम बैटरी की प्रगति का समाज पर बहुत प्रभाव और योगदान है, और उनके पुरस्कार अच्छी तरह से योग्य हैं।

1970 के दशक में मध्य पूर्व युद्ध के पहले तेल संकट ने लोगों को तेल पर निर्भरता से छुटकारा पाने के महत्व का एहसास कराया। नए ऊर्जा स्रोतों में प्रवेश करना तेल की जगह ले सकता है। साथ ही उत्साही देशों ने बैटरियों के अनुसंधान और विकास में नई ऊंचाइयां बनाई हैं। तेल संकट के प्रभाव से, उन्हें वैकल्पिक ऊर्जा के क्षेत्र में योगदान करने की उम्मीद है।

बिग बैंग के पहले कुछ मिनटों में निर्मित एक प्राचीन तत्व के रूप में, लिथियम को पहली बार स्वीडिश रसायनज्ञों द्वारा 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में लिथियम आयनों के रूप में खोजा गया था। यह अत्यंत प्रतिक्रियाशील है। इसकी कमजोरी प्रतिक्रियाशीलता में है, लेकिन यह इसकी ताकत भी है।

जब बैटरी को चार्ज करने के लिए शुद्ध लिथियम का उपयोग एनोड के रूप में किया जाता है, तो लिथियम डेंड्राइट बनते हैं, जो बैटरी में शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकते हैं, आग या विस्फोट का कारण बन सकते हैं, लेकिन शोधकर्ताओं ने लिथियम बैटरी को कभी नहीं छोड़ा है।

तीन नोबेल पुरस्कार विजेता: स्टेनली व्हिटिंगम पहली पूरी तरह कार्यात्मक लिथियम बैटरी थी जिसने 1970 के दशक की शुरुआत में बाहरी इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के लिए लिथियम की शक्तिशाली ड्राइव का उपयोग करके कमरे के तापमान पर काम किया था;

व्हिटिंगम की बैटरी दो वोल्ट से थोड़ा अधिक उत्पन्न कर सकती है। 1980 में, गुडएनफ ने पाया कि कैथोड में कोबाल्ट लिथियम का उपयोग वोल्टेज को दोगुना कर सकता है। उन्होंने बैटरी की क्षमता को दोगुना कर दिया, और उच्च-ऊर्जा-घनत्व कैथोड सामग्री बहुत हल्की है, लेकिन यह एक मजबूत बैटरी बना सकती है। उन्होंने अधिक उपयोगी बैटरियों के विकास के लिए बेहतर परिस्थितियाँ बनाईं;

1985 में, Akase Yoshino ने पहला व्यावसायिक रोबोट विकसित किया। उन्होंने कैथोड के रूप में गुडीनफ द्वारा उपयोग किए गए लिथियम कोबाल्ट एसिड को चुना और बैटरी के नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्बन के साथ लिथियम मिश्र धातु को सफलतापूर्वक बदल दिया। उन्होंने स्थिर संचालन, हल्के वजन, बड़ी क्षमता, सुरक्षित प्रतिस्थापन और सहज दहन के जोखिम को बहुत कम करने वाली लिथियम बैटरी विकसित की।

यह उनका शोध है जिसने लिथियम बैटरी को अनगिनत इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में धकेल दिया है, जिससे हम आधुनिक मोबाइल जीवन का आनंद ले सकें। लिथियम बैटरी ने एक वायरलेस, जीवाश्म-ईंधन मुक्त नए समाज के लिए उपयुक्त परिस्थितियों का निर्माण किया है, और मानव जाति को बहुत लाभ हुआ है।

तकनीक कभी नहीं रुकती

उन दिनों चार्ज होने में 10 घंटे और बात करने में 35 मिनट लगते थे, लेकिन अब, हमारे मोबाइल फोन लगातार चल रहे हैं। हम लंबे समय तक चार्जिंग की समस्या के अधीन नहीं रहेंगे जैसा कि हमने पहले किया था, लेकिन तकनीक कभी नहीं रुकी। हम अभी भी बड़ी क्षमता, छोटे आकार और लंबी बैटरी लाइफ की राह तलाश रहे हैं।

अभी तक लिथियम बैटरी की डेंड्राइट समस्या शोधकर्ताओं को भूत की तरह सताती है। इस बड़े सुरक्षा जोखिम का सामना करते हुए, दुनिया भर के वैज्ञानिक अभी भी कड़ी मेहनत कर रहे हैं। 90 वर्षीय नोबेल पुरस्कार विजेता गुडइनफ ने सॉलिड-स्टेट बैटरी के अनुसंधान और विकास के लिए खुद को पूरी तरह से समर्पित कर दिया है।

दोस्त, आप नई ऊर्जा के बारे में क्या सोचते हैं? बैटरी क्षेत्र के भविष्य के लिए आपका क्या दृष्टिकोण है? भविष्य के मोबाइल फोन के लिए आपकी क्या उम्मीदें हैं?

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