सर्कुलर इकोनॉमी और इलेक्ट्रिक कारें: भविष्य निकट है

सॉलिड-स्टेट ईवी बैटरियों का लक्ष्य अधिक निरंतर स्थिरता है: एइटिंक्स परियोजना और संचायकों का लंबा जीवन

इलेक्ट्रिक कारें: बैटरियां टिकाऊ हो जाती हैं
सॉलिड-स्टेट बैटरी अनुसंधान की स्थिति: लिथियम-मेटल एनोड के साथ प्रोटोटाइप सिक्का सेल (फोटो: एइटिंक्स)

पर्यावरण के दृष्टिकोण से, इलेक्ट्रिक कार बैटरियों के साथ दो बड़ी समस्याएं हैं: पहली यह कि इन्हें बनाने में अभी भी बहुत अधिक लागत आती है, संसाधनों के मामले में भी। दूसरा यह कि 95 प्रतिशत तक पुनर्चक्रण योग्य सामग्रियों से बनी होने के बावजूद, केवल 5 प्रतिशत बैटरियां ही पुनर्चक्रित होती हैं।

फिर भी के क्षेत्र में महत्वपूर्ण परियोजनाओं की कोई कमी नहीं है प्रयुक्त बैटरियों का पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग: सबसे ऊपर एक ऊर्जा भंडारण प्रणाली के रूप में अपने जीवन के अंत तक पहुंच चुकी बैटरियों का उपयोग है, जिसका इटली में पहला कार्यान्वयन लगभग 10 साल पहले हुआ था।

साथ ही, दुनिया भर के इंजीनियर अधिक कुशल बैटरियां डिजाइन करने पर काम कर रहे हैं, अधिक टिकाऊ और बड़े पैमाने पर उत्पादन करना कम खर्चीला है। उदाहरण के लिए ऐसा प्रयोगशालाओं में होता है आठइंक्स, जहां कोई विकास कर रहा है नई तकनीक जो की ओर इशारा करता हैपैमाने की अर्थव्यवस्था और संचायक के जीवन चक्र के अंत में।

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इलेक्ट्रिक कारें: भविष्य की बैटरियां और भी करीब आ गई हैं
सॉलिड-स्टेट बैटरियों की उत्पादन लागत को कम करने के लिए वोक्सवैगन की सहायक कंपनी पॉवरको एसई द्वारा विकसित नई ड्राई कोटिंग तकनीक (फोटो: वोक्सवैगन)

सॉलिड-स्टेट बैटरियां भविष्य हैं (सिर्फ कारों के लिए नहीं)

Le ठोस राज्य बैटरी वे भविष्य की बैटरियां हैं: इस पर, अन्य वैध विकल्पों का जाल, वैज्ञानिक और इंजीनियर सहमत प्रतीत होते हैं। यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और नेटवर्क स्थिरीकरण परियोजनाओं पर भी लागू होता है विधुत गाड़ियाँ.

टोयोटा और पैनासोनिक 2017 से इस पर काम कर रहे हैं और उनके पास तेरह सौ से अधिक पेटेंट हैं। बीएमडब्ल्यू, होंडा, हुंडई, निसान, वोक्सवैगन और फ़िक्सर अपनी स्वयं की सॉलिड-स्टेट बैटरी विकसित कर रहे हैं, और 2022 की शुरुआत में चीनी महान दीवार मोटर्स ने पहली 20 amp-घंटे की सॉलिड-स्टेट बैटरियों के उत्पादन की घोषणा की थी।

"पारंपरिक" लिथियम आयन या लिथियम पॉलिमर बैटरी जैसे तरल या पॉलिमरिक जेल इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करने के बजाय, इस प्रकार के संचायक का उपयोग किया जाता है इलेक्ट्रोड और एक ठोस अवस्था इलेक्ट्रोलाइट, जिसका अर्थ है कि यह ज्वलनशील पदार्थों का उपयोग नहीं करता है (लगभग सभी तरल इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं)।

सॉलिड-स्टेट बैटरियां छोटी और हल्की भी होती हैं एक लंबा जीवन और स्वायत्तता और चार्जिंग समय के मामले में स्पष्ट लाभ के साथ, अधिक ऊर्जा घनत्व की अनुमति देता है। एकमात्र बड़ी समस्या, के साथ यह तकनीक, हैअत्यधिक उत्पादन लागतजो आज भी इसके प्रसार में बाधक है।

यह सच है कि अब हम 2012 में नहीं हैं, जब 20 एएच सॉलिड-स्टेट बैटरी का उत्पादन करने में लगभग 100.000 डॉलर की लागत आती थी (देखें सॉलिड-स्टेट बैटरी की स्थिति, अमेरिकन सिरेमिक सोसाइटी बुलेटिन, वॉल्यूम 91, नंबर 2), लेकिन इसके अनुसार भी नवीनतम अनुमानों तक यह नहीं पहुंच पाएगा वास्तविक बड़े पैमाने पर उत्पादन 2030 से पहले।

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इलेक्ट्रिक कार बैटरियों का लक्ष्य चक्राकार अर्थव्यवस्था है
योकोहामा में निसान संयंत्र में सॉलिड-स्टेट बैटरियों की पायलट उत्पादन लाइन, जापानी कंपनी द्वारा 2023 की गर्मियों में प्रस्तुत की गई (फोटो: निसान)

किफायती और टिकाऊ बैटरियों की एक नई पीढ़ी

सॉलिड-स्टेट बैटरियों के बारे में बात करते समय वास्तविक चुनौती यह है कि हम बड़े पैमाने पर आर्थिक रूप से टिकाऊ उत्पादन लाइन के विकास को नहीं रोक सकते, जो पहले से ही अपने आप में जटिल है।

यदि यह सच है कि कारों का विद्युतीकरण होता है एक अत्यावश्यक समस्या का उत्तर, बैटरियों का उत्पादन जो उन्हें शक्ति प्रदान करता है, केवल एक दृष्टिकोण की ओर उन्मुख हो सकता है पर्यावरणीय दृष्टि से भी टिकाऊ.

यह वह भावना है जो एक स्पिन-ऑफ कंपनी एइटिंक्स के शोध को जीवंत बनाती है संघीय प्रौद्योगिकी संस्थान ज्यूरिख (ईटीएच): सॉलिड-स्टेट बैटरियों के लिए नए डिज़ाइन और सामग्रियों का अध्ययन करने के अलावा, श्लीरेन प्रयोगशालाओं में फोकस किया जा रहा हैपरिपत्र अर्थव्यवस्था.

डॉक्टर का इरादा पॉल बाडे और सहकर्मियों को ठोस-राज्य लिथियम-आयन बैटरियों के जीवन चक्र को बंद करना है, से शुरू करना प्रत्यक्ष पुनर्चक्रण व्यक्तिगत बैटरी घटकों की.

नई पीढ़ी की बैटरियां इस प्रकार डिज़ाइन की गई हैं कि i व्यक्तिगत सामग्री बैटरियों से निकालकर पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, न कि एक बड़े कड़ाही में, जहां से अलग-अलग घटकों को अलग किया जाता है।

यह एक जटिल और महंगे कदम को समाप्त कर देता है सस्ती और अधिक कुशल बैटरी रीसाइक्लिंग: पहला कदम जो एक की दिशा में बढ़ता है दोहरी स्थिरता और जो ईवीबी रीसाइक्लिंग पर रोक लगाने में मदद कर सकता है।

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इलेक्ट्रिक कार बैटरियां अधिक से अधिक टिकाऊ होती जा रही हैं
एइटिंक्स प्रोटोटाइप: कैथोड घोल (काले रंग में) और इलेक्ट्रोलाइट घोल (सफेद रंग में) एक साथ जमा होने के लिए एक एकल "पर्दा" बनाते हैं (फोटो: एइटिंक्स)

पर्दे की कोटिंग वास्तव में उत्पादन लागत को कम करती है

बैटरियों को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए, टीम पॉल बाडे योजना और डिज़ाइन पर काम करना शुरू किया: ठोस अवस्था में परिवर्तन उस दृष्टिकोण से भी नई चुनौतियाँ खोलता है, सीधे नए समाधानों की खोज की मांग करता है।

इस संदर्भ में, स्थिरता आर्थिक ed पर्यावरण साथ-साथ चलें: इसका एक उदाहरण ज्यूरिख शोधकर्ता और सहकर्मियों द्वारा पंजीकृत एक विशेष पेटेंट है कोटिंग प्रौद्योगिकी जिससे उत्पादन लागत में 30% तक की बचत होगी और साथ ही बैटरी सामग्री को उनके जीवन के अंत में रीसाइक्लिंग करना आसान हो जाएगा।

La नई तकनीक कहा जाता है पर्दा कोटिंग (इतालवी में "आइसिंग" के समान कुछ) और इसे एक ऐसे नवाचार के रूप में प्रस्तावित किया गया है जो सॉलिड-स्टेट बैटरियों के वास्तविक प्रसार का मार्ग प्रशस्त करने, उत्पादन समय और लागत को काफी कम करने और प्रक्रियाओं को सरल बनाने में सक्षम है।

Il आठइंक्स पेटेंट कैथोड और ठोस अवस्था इलेक्ट्रोलाइट दोनों पर अलग-अलग कोटिंग परतों के एक साथ आवेदन की अनुमति देता है: एक ही गति से 10 माइक्रोन या उससे भी पतली परतों को लागू करना संभव है, जिसमें पारंपरिक कोटिंग प्रक्रिया "गीली" की तुलना में 10 गुना कम समय शामिल है। " कलई करना।

सॉलिड स्टेट बैटरियां हैं या नहीं, इलेक्ट्रोड कोटिंग लिथियम-आयन बैटरियों की सामर्थ्य के बारे में बात करते समय यह एक केंद्रीय मुद्दा है।

भी टेस्ला, इस वर्ष की शुरुआत में, पुरानी स्लॉट-डाई कोटिंग प्रक्रिया को एक से बदल दिया गया नई तकनीक समय और संसाधनों का अनुकूलन करने में सक्षम, ड्राई कोटिंग। और यही तकनीक जल्द ही यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी कारखानों में पेश की जाएगी वॉल्क्सवेज़न.

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इलेक्ट्रिक कार बैटरियां अपने जीवन के अंत में भी उपयोगी हो सकती हैं
एम्स्टर्डम में जोहान क्रूज़्फ़ एरिना में पुरानी कार बैटरियों का भंडारण: अजाक्स स्टेडियम 4.200 सौर पैनलों और 148 पुराने निसान लीफ्स द्वारा संचालित है (फोटो: निसान)

पुनर्चक्रण से परे: बैटरियों के लिए एक चक्रीय अर्थव्यवस्था

La प्रौद्योगिकी एइटिंक्स द्वारा पेटेंट कराया गया, इसे मौजूदा उत्पादन लाइनों में एकीकृत किया जा सकता है, और इसे विभिन्न सामग्रियों के अनुकूल बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, ताकि संक्रमण की अनुमति मिल सके अधिक टिकाऊ समाधान जितनी जल्दी हो सके।

एइटिंक्स द्वारा डिज़ाइन की गई कोशिकाएँ हैं उनकी अधिकतम क्षमता तक पुनर्चक्रण योग्य, वे प्रचुर मात्रा में सामग्रियों से बने होते हैं और उनके उत्पादन में कोई उत्सर्जन शामिल नहीं होता है।

नई सॉलिड स्टेट बैटरियाँ किसके लिए हैं? खतरनाक कचरे में न बदलें. बैटरी की आयु यह वास्तव में जितना हम सोच सकते हैं उससे कहीं अधिक लंबा (और उपयोगी) है: जनवरी 2023 में "नेचर" पत्रिका में प्रकाशित एक अध्ययन पता चलता है कि अकेले इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियां ही वैश्विक मांग को पूरा कर सकती हैं अल्पकालिक भंडारण 2030 द्वारा.

2018 में पहले से ही निसान उन्होंने देखा था कि ईवीबी ने अपने जीवन के अंत में वास्तव में अपनी मूल क्षमता का 60 से 70 प्रतिशत बरकरार रखा था। इसके परिणामस्वरूप ईवीबी भंडारण के संबंध में सबसे प्रसिद्ध परियोजनाओं में से एक का निर्माण हुआ: पुराने निसान लीफ्स से 148 बैटरियाँ भंडारण के रूप में उपयोग किया जाता है एम्स्टर्डम में जोहान क्रूज़फ़ एरिना, जो आज अपने 4.200 से अधिक सौर पैनलों द्वारा उत्पादित ऊर्जा की बदौलत कार्य कर सकता है।

इससे पहले भी 2016 मेंइटली प्रोजेक्ट की बदौलत कई रिकॉर्ड हासिल किए टर्ना की स्टोरेज लैब: सासारी प्रांत में कोड्रोंगियानोस की साइट, उस समय की सबसे बड़ी साइट का प्रतिनिधित्व करती थी बहु तकनीकी यूरोप में बैटरियों की, साथ ही बिजली नेटवर्क का समर्थन और सुरक्षा करने वाली पहली भंडारण परियोजना।

जिसे कुछ साल पहले ही टेरना ने प्रोजेक्ट बनाया था "दुनिया में सबसे अधिक प्रौद्योगिकियों वाला बिजली केंद्र" आज एक होता दिख रहा है वास्तविक परिप्रेक्ष्य: इलेक्ट्रिक कारें पहले से ही कर सकती हैं ऊर्जा को "चरम समय पर ग्रिड में लौटाने" के लिए संग्रहित करें, और भविष्य की बैटरियां अंततः निकट प्रतीत होती हैं।

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इलेक्ट्रिक कार बैटरी और सर्कुलर इकोनॉमी
इलेक्ट्रिक कार की एनएमसी (निकल, मैंगनीज, कोबाल्ट) लिथियम बैटरी (फोटो: एनवाटो)