பேட்டரி வேதியியலைப் புரிந்துகொள்ளுதல்: நமது உலகை இயக்குவதற்கான ஒரு உலகளாவிய வழிகாட்டி

நவீன வாழ்க்கையில் பேட்டரிகள் எல்லா இடங்களிலும் உள்ளன, நமது ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள் முதல் மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் மின் கட்டமைப்பு அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் வரை அனைத்தையும் இயக்குகின்றன. ஆனால் இந்த அன்றாட சாதனங்களுக்குப் பின்னால் வேதியியல் வினைகள் மற்றும் பொருள் அறிவியலின் ஒரு சிக்கலான உலகம் உள்ளது. இந்த வழிகாட்டி பேட்டரி வேதியியலின் ஒரு விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது, வெவ்வேறு வகையான பேட்டரிகள், அவற்றின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் எதிர்காலப் போக்குகளை ஆராய்கிறது.

பேட்டரி வேதியியல் என்றால் என்ன?

பேட்டரி வேதியியல் என்பது மின் ஆற்றலை சேமிக்கவும் வெளியிடவும் பயன்படுத்தப்படும் குறிப்பிட்ட மின்வேதியியல் வினைகள் மற்றும் பொருட்களைக் குறிக்கிறது. ஒரு பேட்டரி என்பது அடிப்படையில் ஒரு மின்வேதியியல் கலமாகும், இது ஆக்ஸிஜனேற்ற-ஒடுக்க (ரெடாக்ஸ்) வினைகள் மூலம் வேதி ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுகிறது. இந்த வினைகள் வெவ்வேறு பொருட்களுக்கு இடையில் எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்றத்தை உள்ளடக்கியது, இது ஒரு மின்சார மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது.

ஒரு பேட்டரியின் முக்கிய கூறுகள் பின்வருமாறு:

• ஆனோடு (எதிர் மின்முனை): ஆக்சிஜனேற்றம் நடைபெறும் மின்முனை, எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகிறது.
• கேதோடு (நேர் மின்முனை): ஒடுக்கம் நடைபெறும் மின்முனை, எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்கிறது.
• மின்பகுளி: ஆனோடு மற்றும் கேதோடு இடையே அயனிகளைக் கடத்தும் ஒரு பொருள், இது மின்னூட்டத்தின் ஓட்டத்தை அனுமதித்து சுற்றை நிறைவு செய்கிறது.
• பிரிப்பான்: ஆனோடு மற்றும் கேதோடு தொடுவதைத் தடுக்கும் ஒரு பௌதீகத் தடை, அதே நேரத்தில் அயனிகளை கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது.

இந்த கூறுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் குறிப்பிட்ட பொருட்கள் பேட்டரியின் மின்னழுத்தம், ஆற்றல் அடர்த்தி, சக்தி அடர்த்தி, சுழற்சி ஆயுள் மற்றும் பாதுகாப்புப் பண்புகளை தீர்மானிக்கின்றன.

பொதுவான பேட்டரி வேதியியல்கள்

பல பேட்டரி வேதியியல்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஒவ்வொன்றும் அதன் சொந்த நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளைக் கொண்டுள்ளன. மிகவும் பொதுவான சில வகைகளின் கண்ணோட்டம் இங்கே:

1. காரீய-அமில பேட்டரிகள்

காரீய-அமில பேட்டரிகள் 19 ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த பழமையான ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரி தொழில்நுட்பமாகும். அவை கேதோடாக காரீய டை ஆக்சைடு (PbO2), ஆனோடாக பஞ்சுபோன்ற காரீயம் (Pb) மற்றும் மின்பகுளியாக கந்தக அமிலம் (H2SO4) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

நன்மைகள்:

• குறைந்த செலவு: காரீய-அமில பேட்டரிகளை உற்பத்தி செய்வது ஒப்பீட்டளவில் மலிவானது, எடை மற்றும் அளவு முக்கியமல்லாத பயன்பாடுகளுக்கு இது ஒரு செலவு குறைந்த விருப்பமாக அமைகிறது.
• அதிக எழுச்சி மின்னோட்டம்: அவை அதிக எழுச்சி மின்னோட்டங்களை வழங்க முடியும், இது கார் என்ஜின்களை ஸ்டார்ட் செய்வதற்கும் பிற உயர்-சக்தி பயன்பாடுகளுக்கும் ஏற்றது.
• நம்பகத்தன்மை: இந்த தொழில்நுட்பம் நன்கு நிறுவப்பட்டது மற்றும் நம்பகமானது.

தீமைகள்:

• குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி: காரீய-அமில பேட்டரிகள் குறைந்த ஆற்றல்-எடை விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, இது அவற்றை பருமனாகவும் கனமாகவும் ஆக்குகிறது.
• வரையறுக்கப்பட்ட சுழற்சி ஆயுள்: மற்ற பேட்டரி வேதியியல்களுடன் ஒப்பிடும்போது அவை ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய சுழற்சி ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன.
• சுற்றுச்சூழல் கவலைகள்: காரீயம் ஒரு நச்சுப் பொருள், இது அப்புறப்படுத்துதல் மற்றும் மறுசுழற்சி பற்றிய சுற்றுச்சூழல் கவலைகளை எழுப்புகிறது.
• சல்பேஷன்: தொடர்ந்து முழுமையாக சார்ஜ் செய்யப்படாவிட்டால், காரீய-அமில பேட்டரிகள் சல்பேஷனை அனுபவிக்கக்கூடும், இது அவற்றின் கொள்ளளவு மற்றும் ஆயுட்காலத்தைக் குறைக்கிறது.

பயன்பாடுகள்:

• தானியங்கி ஸ்டார்ட்டிங், லைட்டிங் மற்றும் இக்னிஷன் (SLI) பேட்டரிகள்
• காப்புப் பிரதி மின் அமைப்புகள் (UPS)
• அவசரகால விளக்குகள்
• கோல்ஃப் வண்டிகள்

2. நிக்கல்-காட்மியம் (NiCd) பேட்டரிகள்

NiCd பேட்டரிகள் கேதோடாக நிக்கல் ஹைட்ராக்சைடு (Ni(OH)2) மற்றும் ஆனோடாக காட்மியம் (Cd) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஒரு கார மின்பகுளியுடன் (பொதுவாக பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைடு, KOH).

நன்மைகள்:

• நீண்ட சுழற்சி ஆயுள்: NiCd பேட்டரிகள் நூற்றுக்கணக்கான அல்லது ஆயிரக்கணக்கான சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சிகளைத் தாங்கும்.
• அதிக டிஸ்சார்ஜ் விகிதம்: அவை அதிக மின்னோட்டங்களை வழங்க முடியும், இது பவர் டூல்ஸ் மற்றும் பிற தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது.
• பரந்த வெப்பநிலை வரம்பு: அவை பரந்த வெப்பநிலை வரம்பில் நன்றாக செயல்படுகின்றன.

தீமைகள்:

• காட்மியம் நச்சுத்தன்மை: காட்மியம் ஒரு நச்சு கன உலோகம், இது சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சுகாதார அபாயங்களை ஏற்படுத்துகிறது.
• மெமரி எஃபெக்ட்: NiCd பேட்டரிகள் "மெமரி எஃபெக்ட்" ஆல் பாதிக்கப்படலாம், அங்கு முழுமையாக டிஸ்சார்ஜ் செய்வதற்கு முன்பு மீண்டும் மீண்டும் சார்ஜ் செய்தால் அவை படிப்படியாக கொள்ளளவை இழக்கின்றன.
• குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி: NiCd பேட்டரிகள் NiMH மற்றும் Li-ion பேட்டரிகளை விட குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன.

பயன்பாடுகள்:

• பவர் டூல்ஸ்
• அவசரகால விளக்குகள்
• கம்பியில்லா தொலைபேசிகள்
• மருத்துவ உபகரணங்கள்

சுற்றுச்சூழல் கவலைகள் காரணமாக, NiCd பேட்டரிகள் பல பிராந்தியங்களில் படிப்படியாக நீக்கப்பட்டு, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மாற்றுகளால் மாற்றப்படுகின்றன.

3. நிக்கல்-மெட்டல் ஹைட்ரைடு (NiMH) பேட்டரிகள்

NiMH பேட்டரிகள் NiCd பேட்டரிகளுக்கு சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மாற்றாகும். அவை கேதோடாக நிக்கல் ஹைட்ராக்சைடு (Ni(OH)2) மற்றும் ஆனோடாக ஹைட்ரஜனை உறிஞ்சும் ஒரு உலோகக்கலவையைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஒரு கார மின்பகுளியுடன்.

நன்மைகள்:

• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி: NiMH பேட்டரிகள் NiCd பேட்டரிகளை விட அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன.
• குறைந்த நச்சுத்தன்மை: அவற்றில் காட்மியம் போன்ற நச்சு கன உலோகங்கள் இல்லை.
• குறைக்கப்பட்ட மெமரி எஃபெக்ட்: NiMH பேட்டரிகள் NiCd பேட்டரிகளை விட மெமரி எஃபெக்ட்டுக்கு குறைவாகவே பாதிக்கப்படுகின்றன.

தீமைகள்:

• அதிக சுய-டிஸ்சார்ஜ் விகிதம்: NiMH பேட்டரிகள் NiCd பேட்டரிகளை விட அதிக சுய-டிஸ்சார்ஜ் விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது பயன்பாட்டில் இல்லாதபோது அவை விரைவாக சார்ஜை இழக்கின்றன.
• குறுகிய சுழற்சி ஆயுள்: அவை பொதுவாக NiCd பேட்டரிகளை விட குறுகிய சுழற்சி ஆயுளைக் கொண்டுள்ளன.
• வெப்பநிலை உணர்திறன்: செயல்திறன் தீவிர வெப்பநிலையால் பாதிக்கப்படலாம்.

பயன்பாடுகள்:

• ஹைப்ரிட் மின்சார வாகனங்கள் (HEVs)
• பவர் டூல்ஸ்
• டிஜிட்டல் கேமராக்கள்
• கையடக்க மின்னணுவியல்

4. லித்தியம்-அயன் (Li-ion) பேட்டரிகள்

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் நவீன கையடக்க மின்னணுவியல் மற்றும் மின்சார வாகனங்களில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் பேட்டரி தொழில்நுட்பமாகும். அவை கேதோடாக ஒரு லித்தியம் கலவை (எ.கா., லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு, LiCoO2), ஆனோடாக கிராஃபைட் மற்றும் மின்பகுளியாக ஒரு கரிம கரைப்பானில் ஒரு லித்தியம் உப்பு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன.

நன்மைகள்:

• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி: Li-ion பேட்டரிகள் மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன, இது அவற்றை இலகுரக மற்றும் கச்சிதமானதாக ஆக்குகிறது.
• குறைந்த சுய-டிஸ்சார்ஜ் விகிதம்: அவை குறைந்த சுய-டிஸ்சார்ஜ் விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, நீண்ட காலத்திற்கு சார்ஜைத் தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன.
• மெமரி எஃபெக்ட் இல்லை: Li-ion பேட்டரிகள் மெமரி எஃபெக்ட்டால் பாதிக்கப்படுவதில்லை.
• பல்துறை: அவை குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்காக உகந்ததாக்கப்பட்ட வெவ்வேறு செயல்திறன் பண்புகளுடன் பல்வேறு வகைகளில் வருகின்றன.

தீமைகள்:

• செலவு: Li-ion பேட்டரிகள் பொதுவாக காரீய-அமில மற்றும் NiMH பேட்டரிகளை விட விலை அதிகம்.
• பாதுகாப்பு கவலைகள்: அவை அதிக சார்ஜ் செய்யப்பட்டால், ஷார்ட்-சர்க்யூட் செய்யப்பட்டால் அல்லது சேதமடைந்தால் வெப்ப ஓட்டத்திற்கு ஆளாகக்கூடும், இது தீ அல்லது வெடிப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும். பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள் (BMS) பாதுகாப்பான செயல்பாட்டிற்கு முக்கியமானவை.
• வயதானது: Li-ion பேட்டரிகள் பயன்பாட்டில் இல்லாதபோதும் காலப்போக்கில் சிதைகின்றன.
• வெப்பநிலை உணர்திறன்: செயல்திறன் மற்றும் ஆயுட்காலம் தீவிர வெப்பநிலையால் எதிர்மறையாக பாதிக்கப்படலாம்.

Li-ion பேட்டரி துணை-வேதியியல்கள்:

• லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு (LCO): அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் மற்ற Li-ion வேதியியல்களை விட குறைவான நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் குறுகிய ஆயுட்காலம் கொண்டது.
• லித்தியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடு (LMO): LCO உடன் ஒப்பிடும்போது அதிக வெப்ப நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் பாதுகாப்பு, பவர் டூல்ஸ் மற்றும் மருத்துவ சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• லித்தியம் நிக்கல் மாங்கனீசு கோபால்ட் ஆக்சைடு (NMC): அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, சக்தி மற்றும் ஆயுட்காலத்தை சமன் செய்கிறது, மின்சார வாகனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் (LFP): சிறந்த வெப்ப நிலைப்புத்தன்மை, நீண்ட ஆயுட்காலம் மற்றும் உயர் பாதுகாப்பு, பெரும்பாலும் மின்சார பேருந்துகள் மற்றும் மின் கட்டமைப்பு சேமிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• லித்தியம் நிக்கல் கோபால்ட் அலுமினியம் ஆக்சைடு (NCA): அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் சக்தி, சில மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• லித்தியம் டைட்டனேட் (LTO): மிக நீண்ட ஆயுட்காலம் மற்றும் வேகமான சார்ஜிங் திறன்கள், ஆனால் குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி, மின்சார பேருந்துகள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் போன்ற சிறப்பு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

பயன்பாடுகள்:

• ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகள்
• மின்சார வாகனங்கள் (EVs)
• பவர் டூல்ஸ்
• ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் (ESS)
• ட்ரோன்கள்

5. லித்தியம் பாலிமர் (LiPo) பேட்டரிகள்

LiPo பேட்டரிகள் Li-ion பேட்டரிகளின் ஒரு மாறுபாடாகும், அவை திரவ மின்பகுளிக்குப் பதிலாக ஒரு பாலிமர் மின்பகுளியைப் பயன்படுத்துகின்றன. இது மிகவும் நெகிழ்வான மற்றும் இலகுரக வடிவமைப்புகளை அனுமதிக்கிறது.

நன்மைகள்:

• நெகிழ்வான வடிவம்: LiPo பேட்டரிகளை பல்வேறு வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகளில் தயாரிக்க முடியும், இது தனிப்பயன் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது.
• இலகுரக: அவை பொதுவாக திரவ மின்பகுளிகளுடன் கூடிய Li-ion பேட்டரிகளை விட இலகுவானவை.
• அதிக டிஸ்சார்ஜ் விகிதம்: அவை அதிக டிஸ்சார்ஜ் விகிதங்களை வழங்க முடியும், இது உயர்-செயல்திறன் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது.

தீமைகள்:

• அதிகம் உடையக்கூடியது: LiPo பேட்டரிகள் திரவ மின்பகுளிகளுடன் கூடிய Li-ion பேட்டரிகளை விட சேதத்திற்கு ஆளாகக்கூடியவை.
• குறுகிய ஆயுட்காலம்: அவை பொதுவாக Li-ion பேட்டரிகளை விட குறுகிய ஆயுட்காலம் கொண்டவை.
• பாதுகாப்பு கவலைகள்: Li-ion பேட்டரிகளைப் போலவே, தவறாகக் கையாளப்பட்டால் அவை வெப்ப ஓட்டத்திற்கு ஆளாகக்கூடும்.

பயன்பாடுகள்:

• ட்ரோன்கள்
• ரேடியோ-கட்டுப்பாட்டு வாகனங்கள்
• கையடக்க மின்னணுவியல்
• அணியக்கூடிய சாதனங்கள்

பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள் (BMS)

ஒரு பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (BMS) என்பது ஒரு ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரியை (செல் அல்லது பேட்டரி பேக்) நிர்வகிக்கும் ஒரு மின்னணு அமைப்பாகும், அதாவது பேட்டரியை அதன் பாதுகாப்பான இயக்கப் பகுதிக்கு வெளியே இயக்குவதிலிருந்து பாதுகாப்பது, அதன் நிலையைக் கண்காணிப்பது, இரண்டாம் நிலை தரவைக் கணக்கிடுவது, அந்தத் தரவைப் புகாரளிப்பது, அதன் சூழலைக் கட்டுப்படுத்துவது, அதை அங்கீகரிப்பது மற்றும் / அல்லது அதை சமநிலைப்படுத்துவது.

ஒரு BMS இன் முக்கிய செயல்பாடுகள் பின்வருமாறு:

• மின்னழுத்த கண்காணிப்பு: பேட்டரி பேக்கில் உள்ள ஒவ்வொரு செல் அல்லது செல் குழுவின் மின்னழுத்தத்தைக் கண்காணித்தல்.
• வெப்பநிலை கண்காணிப்பு: அதிக வெப்பத்தைத் தடுக்க பேட்டரி பேக்கின் வெப்பநிலையைக் கண்காணித்தல்.
• மின்னோட்ட கண்காணிப்பு: பேட்டரி பேக்கிற்குள் மற்றும் வெளியே பாயும் மின்னோட்டத்தை அளவிடுதல்.
• சார்ஜ் நிலை (SOC) மதிப்பீடு: பேட்டரியின் மீதமுள்ள கொள்ளளவை மதிப்பிடுதல்.
• உடல்நல நிலை (SOH) மதிப்பீடு: பேட்டரியின் ஒட்டுமொத்த நிலை மற்றும் செயல்திறனை மதிப்பிடுதல்.
• செல் சமநிலைப்படுத்தல்: பேட்டரி பேக்கில் உள்ள அனைத்து செல்களும் ஒரே மின்னழுத்த மட்டத்தைக் கொண்டிருப்பதை உறுதி செய்தல்.
• பாதுகாப்பு: பேட்டரியை அதிக சார்ஜ், அதிக டிஸ்சார்ஜ், அதிக மின்னோட்டம் மற்றும் ஷார்ட் சர்க்யூட்களிலிருந்து பாதுகாத்தல்.
• தொடர்பு: ஒரு வாகனக் கட்டுப்பாட்டு அலகு (VCU) அல்லது ஒரு மின் கட்டமைப்பு மேலாண்மை அமைப்பு போன்ற பிற அமைப்புகளுடன் தொடர்புகொள்வது.

ஒரு வலுவான BMS, பேட்டரி அமைப்புகளின் பாதுகாப்பான மற்றும் திறமையான செயல்பாட்டை உறுதி செய்வதில் முக்கியமானது, குறிப்பாக மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு போன்ற தேவைப்படும் பயன்பாடுகளில்.

பேட்டரி வேதியியலில் எதிர்காலப் போக்குகள்

பேட்டரி வேதியியல் துறை தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்கள் புதிய மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட பேட்டரி தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்க உழைத்து வருகின்றனர். பேட்டரி வேதியியலின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும் சில முக்கிய போக்குகள் பின்வருமாறு:

1. திட-நிலை பேட்டரிகள்

திட-நிலை பேட்டரிகள் திரவ மின்பகுளியை ஒரு திட மின்பகுளியுடன் மாற்றுகின்றன, இது பல சாத்தியமான நன்மைகளை வழங்குகிறது:

• மேம்படுத்தப்பட்ட பாதுகாப்பு: திட மின்பகுளிகள் தீப்பற்றாதவை, தீ மற்றும் வெடிப்புகளின் அபாயத்தைக் குறைக்கின்றன.
• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி: திட-நிலை பேட்டரிகள் Li-ion பேட்டரிகளை விட அதிக ஆற்றல் அடர்த்திகளை அடைய முடியும்.
• வேகமான சார்ஜிங்: திட மின்பகுளிகள் வேகமான சார்ஜிங் விகிதங்களை செயல்படுத்தக்கூடும்.
• நீண்ட ஆயுட்காலம்: திட-நிலை பேட்டரிகள் வழக்கமான Li-ion பேட்டரிகளை விட நீண்ட ஆயுட்காலம் கொண்டிருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

திட-நிலை பேட்டரிகள் மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் பிற பயன்பாடுகளுக்காக தீவிரமாக உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.

2. லித்தியம்-சல்பர் (Li-S) பேட்டரிகள்

Li-S பேட்டரிகள் கேதோடு பொருளாக கந்தகத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது Li-ion பேட்டரிகளை விட கணிசமாக அதிக ஆற்றல் அடர்த்திக்கான திறனை வழங்குகிறது.

நன்மைகள்:

• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி: Li-S பேட்டரிகள் Li-ion பேட்டரிகளை விட பல மடங்கு அதிக தத்துவார்த்த ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன.
• ஏராளமான பொருட்கள்: கந்தகம் ஒரு மலிவான மற்றும் ஏராளமான பொருள்.

சவால்கள்:

• சுழற்சி ஆயுள்: மின்பகுளியில் பாலிசல்பைடுகள் கரைவதால் Li-S பேட்டரிகள் மோசமான சுழற்சி ஆயுளால் பாதிக்கப்படுகின்றன.
• குறைந்த கடத்துத்திறன்: கந்தகம் குறைந்த மின் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது.

Li-S பேட்டரிகளை வணிக ரீதியாக சாத்தியமாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த சவால்களை சமாளிக்க உழைத்து வருகின்றனர்.

3. சோடியம்-அயன் (Na-ion) பேட்டரிகள்

Na-ion பேட்டரிகள் லித்தியத்திற்கு பதிலாக சோடியத்தை சார்ஜ் கேரியராகப் பயன்படுத்துகின்றன. சோடியம் லித்தியத்தை விட மிகவும் ஏராளமானது மற்றும் மலிவானது, இது Na-ion பேட்டரிகளை ஒரு சாத்தியமான செலவு குறைந்த மாற்றாக ஆக்குகிறது.

நன்மைகள்:

• ஏராளமான பொருட்கள்: சோடியம் உடனடியாகக் கிடைக்கிறது மற்றும் மலிவானது.
• குறைந்த செலவு: Na-ion பேட்டரிகளை Li-ion பேட்டரிகளை விட மலிவாக உற்பத்தி செய்ய முடியும்.

சவால்கள்:

• குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி: Na-ion பேட்டரிகள் பொதுவாக Li-ion பேட்டரிகளை விட குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன.
• பெரிய அளவு: சோடியம் அயனிகள் லித்தியம் அயனிகளை விட பெரியவை, இது பெரிய பேட்டரி அளவுகளுக்கு வழிவகுக்கும்.

Na-ion பேட்டரிகள் மின் கட்டமைப்பு சேமிப்பு மற்றும் பிற நிலையான பயன்பாடுகளுக்காக உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.

4. ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகள் (RFBs)

RFB-கள் வெளிப்புற தொட்டிகளில் உள்ள திரவ மின்பகுளிகளில் ஆற்றலைச் சேமிக்கின்றன. மின்பகுளிகள் ஒரு மின்வேதியியல் செல் வழியாக செலுத்தப்படுகின்றன, அங்கு ரெடாக்ஸ் வினைகள் ஏற்பட்டு பேட்டரியை சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்கின்றன.

நன்மைகள்:

• அளவிடுதல் தன்மை: RFB-களை மின்பகுளி தொட்டிகளின் அளவை அதிகரிப்பதன் மூலம் எளிதாக அளவிட முடியும்.
• நீண்ட ஆயுட்காலம்: RFB-கள் பல்லாயிரக்கணக்கான சுழற்சிகளுடன் மிக நீண்ட ஆயுட்காலம் கொண்டிருக்கலாம்.
• சுதந்திரமான சக்தி மற்றும் ஆற்றல்: RFB-களின் சக்தி மற்றும் ஆற்றல் திறனை சுயாதீனமாக சரிசெய்ய முடியும்.

சவால்கள்:

• குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி: RFB-கள் பொதுவாக Li-ion பேட்டரிகளை விட குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன.
• சிக்கலானது: RFB-கள் மற்ற பேட்டரி வகைகளை விட சிக்கலான அமைப்புகளாகும்.

RFB-கள் முதன்மையாக மின் கட்டமைப்பு அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்பிற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

5. பல்-இணைதிறன் அயன் பேட்டரிகள்

மெக்னீசியம் (Mg), கால்சியம் (Ca), மற்றும் அலுமினியம் (Al) போன்ற பல்-இணைதிறன் அயனிகளை சார்ஜ் கேரியர்களாகப் பயன்படுத்தும் பேட்டரிகள் குறித்து ஆராய்ச்சி மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகிறது. இந்த அயனிகள் லித்தியம் அயனிகளை விட அதிக சார்ஜை மாற்றும் திறனைக் கொண்டுள்ளன, இது அதிக ஆற்றல் அடர்த்திக்கு வழிவகுக்கும்.

நன்மைகள்:

• அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி சாத்தியம்: பல்-இணைதிறன் அயனிகள் Li-ion பேட்டரிகளை விட அதிக ஆற்றல் அடர்த்திகளை செயல்படுத்தக்கூடும்.
• ஏராளமான பொருட்கள்: மெக்னீசியம், கால்சியம், மற்றும் அலுமினியம் ஆகியவை ஏராளமாகவும் ஒப்பீட்டளவில் மலிவானவையாகவும் உள்ளன.

சவால்கள்:

• அயனி இயக்கம்: திட மின்பகுளிகளில் பல்-இணைதிறன் அயனிகளின் இயக்கம் பொதுவாக லித்தியம் அயனிகளை விட குறைவாக உள்ளது.
• மின்பகுளி மேம்பாடு: பல்-இணைதிறன் அயன் பேட்டரிகளுக்கு பொருத்தமான மின்பகுளிகளைக் கண்டுபிடிப்பது ஒரு சவாலாகும்.

பேட்டரி மறுசுழற்சி மற்றும் நிலைத்தன்மை

பேட்டரிகளின் பயன்பாடு தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், அவற்றின் உற்பத்தி, பயன்பாடு மற்றும் அப்புறப்படுத்துதலுடன் தொடர்புடைய சுற்றுச்சூழல் தாக்கங்களைக் கையாள்வது முக்கியம். மதிப்புமிக்க பொருட்களை மீட்டெடுக்கவும் சுற்றுச்சூழல் மாசுபாட்டைத் தடுக்கவும் பேட்டரி மறுசுழற்சி அவசியம்.

பேட்டரி மறுசுழற்சிக்கான முக்கிய பரிசீலனைகள்:

• சேகரிப்பு மற்றும் வரிசைப்படுத்துதல்: பயன்படுத்தப்பட்ட பேட்டரிகளுக்கு திறமையான சேகரிப்பு மற்றும் வரிசைப்படுத்துதல் அமைப்புகளை நிறுவுதல்.
• மறுசுழற்சி தொழில்நுட்பங்கள்: லித்தியம், கோபால்ட், நிக்கல் மற்றும் மாங்கனீசு போன்ற மதிப்புமிக்க பொருட்களை மீட்டெடுக்க மேம்பட்ட மறுசுழற்சி தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குதல் மற்றும் செயல்படுத்துதல்.
• ஆயுட்கால இறுதி மேலாண்மை: சுற்றுச்சூழல் மாசுபாட்டைத் தடுக்க பேட்டரிகளின் சரியான ஆயுட்கால இறுதி மேலாண்மையை உறுதி செய்தல்.
• விதிமுறைகள் மற்றும் தரநிலைகள்: பொறுப்பான பேட்டரி மறுசுழற்சி நடைமுறைகளை ஊக்குவிக்க விதிமுறைகள் மற்றும் தரநிலைகளை செயல்படுத்துதல்.

ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் பேட்டரி உத்தரவு போன்ற பல நாடுகள் மற்றும் பிராந்தியங்கள் பேட்டரி மறுசுழற்சியை ஊக்குவிக்க விதிமுறைகளை செயல்படுத்தியுள்ளன. இந்த விதிமுறைகள் மறுசுழற்சி விகிதங்களை அதிகரிப்பதையும் பேட்டரிகளின் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தைக் குறைப்பதையும் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.

முடிவுரை

பேட்டரி வேதியியல் என்பது ஒரு சிக்கலான மற்றும் வேகமாக வளர்ந்து வரும் துறையாகும், இது நமது நவீன உலகை இயக்குவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. கார்களில் பயன்படுத்தப்படும் காரீய-அமில பேட்டரிகள் முதல் ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் மின்சார வாகனங்களில் உள்ள லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் வரை, வெவ்வேறு பேட்டரி வேதியியல்கள் தனித்துவமான நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளை வழங்குகின்றன. நாம் ஒரு நிலையான ஆற்றல் எதிர்காலத்தை நோக்கி நகரும்போது, திட-நிலை பேட்டரிகள் மற்றும் லித்தியம்-சல்பர் பேட்டரிகள் போன்ற பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்படும் முன்னேற்றங்கள் முக்கியமானதாக இருக்கும். மேலும், பேட்டரி உற்பத்தி மற்றும் அப்புறப்படுத்துதலின் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தைக் குறைக்க பொறுப்பான பேட்டரி மறுசுழற்சி நடைமுறைகள் அவசியம். ஆற்றல் சேமிப்பு, மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஆகிய துறைகளில் பணிபுரியும் அல்லது ஆர்வமுள்ள எவருக்கும் பேட்டரி வேதியியலின் அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம்.