लिथियम-आयन बैटरियों की तकनीक, फायदे और लागत

लिथियम-आयन बैटरी कैसे काम करती है? लेड-एसिड बैटरी की तुलना में इसके क्या फायदे हैं? लिथियम-आयन बैटरी से ऊर्जा भंडारण कब फायदेमंद साबित होता है?A लिथियम-आयन बैटरीलिथियम-आयन बैटरी (संक्षेप में: लिथियम-आयन बैटरी) लिथियम यौगिकों पर आधारित संचायकों के लिए सामान्य शब्द है, जिसमें तीनों अवस्थाओं में लिथियम होता है: ऋणात्मक इलेक्ट्रोड, धनात्मक इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट, जिसे विद्युत रासायनिक सेल कहा जाता है। अन्य प्रकार की बैटरियों की तुलना में लिथियम-आयन बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा अधिक होती है, लेकिन अधिकांश अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रॉनिक सुरक्षा परिपथों की आवश्यकता होती है, क्योंकि ये अत्यधिक डिस्चार्ज और ओवरचार्ज दोनों के प्रति प्रतिकूल प्रतिक्रिया करती हैं।लिथियम आयन सौर बैटरियां फोटोवोल्टिक सिस्टम से प्राप्त बिजली से चार्ज होती हैं और आवश्यकतानुसार डिस्चार्ज हो जाती हैं। लंबे समय तक, इस उद्देश्य के लिए लेड बैटरियों को आदर्श सौर ऊर्जा समाधान माना जाता था। हालांकि, लिथियम-आयन बैटरियों के कई निर्णायक फायदे हैं, हालांकि इनकी खरीद में अतिरिक्त लागत आती है, जो लक्षित उपयोग से वसूल हो जाती है।लिथियम-आयन बैटरियों की तकनीकी संरचना और ऊर्जा भंडारण व्यवहारलिथियम-आयन बैटरियां अपनी सामान्य संरचना में लेड-एसिड बैटरियों से मौलिक रूप से भिन्न नहीं होती हैं। केवल आवेश वाहक भिन्न होता है: बैटरी चार्ज होने पर, लिथियम आयन धनात्मक इलेक्ट्रोड से ऋणात्मक इलेक्ट्रोड की ओर "स्थानांतरित" होते हैं और बैटरी के पुनः डिस्चार्ज होने तक वहीं "संग्रहित" रहते हैं। इलेक्ट्रोड के रूप में आमतौर पर उच्च गुणवत्ता वाले ग्रेफाइट कंडक्टरों का उपयोग किया जाता है। हालांकि, लौह या कोबाल्ट कंडक्टरों वाले प्रकार भी उपलब्ध हैं।उपयोग किए गए चालकों के आधार पर, लिथियम-आयन बैटरियों का वोल्टेज भिन्न-भिन्न होता है। लिथियम-आयन बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट का जलरहित होना आवश्यक है, क्योंकि लिथियम और जल के बीच तीव्र अभिक्रिया होती है। लेड-एसिड बैटरियों के विपरीत, आधुनिक लिथियम-आयन बैटरियों में (लगभग) कोई मेमोरी इफ़ेक्ट या स्वतः डिस्चार्ज नहीं होता है, और ये बैटरियां लंबे समय तक अपनी पूरी क्षमता बनाए रखती हैं।लिथियम-आयन पावर स्टोरेज बैटरियों में आमतौर पर मैंगनीज, निकेल और कोबाल्ट जैसे रासायनिक तत्व होते हैं। कोबाल्ट एक दुर्लभ तत्व है, इसलिए लिथियम स्टोरेज बैटरियों का उत्पादन महंगा होता है। इसके अलावा, कोबाल्ट पर्यावरण के लिए हानिकारक है। इसलिए, लिथियम-आयन हाई-वोल्टेज बैटरियों के कैथोड पदार्थ को कोबाल्ट रहित बनाने के लिए कई शोध प्रयास किए जा रहे हैं।लेड-एसिड बैटरी की तुलना में लिथियम-आयन बैटरी के फायदे◎आधुनिक लिथियम-आयन बैटरियों के उपयोग से कई ऐसे फायदे मिलते हैं जो साधारण लेड-एसिड बैटरियों से नहीं मिल सकते।◎एक तो, इनकी सेवा अवधि लेड-एसिड बैटरी की तुलना में कहीं अधिक होती है। एक लिथियम-आयन बैटरी लगभग 20 वर्षों तक सौर ऊर्जा को संग्रहित करने में सक्षम होती है।◎चार्जिंग चक्रों की संख्या और डिस्चार्ज की गहराई भी लेड बैटरी की तुलना में कई गुना अधिक होती है।◎उत्पादन में उपयोग की जाने वाली विभिन्न सामग्रियों के कारण, लिथियम-आयन बैटरियां लेड बैटरियों की तुलना में काफी हल्की और अधिक कॉम्पैक्ट होती हैं। इसलिए, स्थापना के समय ये कम जगह घेरती हैं।◎लिथियम-आयन बैटरियों में स्व-डिस्चार्ज के मामले में बेहतर भंडारण क्षमता भी होती है।◎इसके अलावा, पर्यावरणीय पहलू को भी नहीं भूलना चाहिए: क्योंकि लेड बैटरी का उत्पादन पर्यावरण के अनुकूल नहीं होता है, क्योंकि इसमें लेड का उपयोग होता है।लिथियम-आयन बैटरियों के तकनीकी मुख्य आंकड़ेदूसरी ओर, यह भी उल्लेखनीय है कि लेड बैटरियों के लंबे समय से उपयोग के कारण, अभी भी नई लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में इनके लिए कहीं अधिक सार्थक दीर्घकालिक अध्ययन उपलब्ध हैं, जिससे इनके उपयोग और संबंधित लागतों की गणना बेहतर और अधिक विश्वसनीय तरीके से की जा सकती है। इसके अलावा, आधुनिक लेड बैटरियों की सुरक्षा प्रणाली कुछ मामलों में लिथियम-आयन बैटरियों से भी बेहतर है।सैद्धांतिक रूप से, लिथियम आयन सेल में खतरनाक दोषों के बारे में चिंता निराधार नहीं है: उदाहरण के लिए, एनोड पर नुकीले लिथियम जमाव (डेंड्राइट्स) बन सकते हैं। यह संभावना विशेष रूप से कम गुणवत्ता वाले सेल घटकों वाले लिथियम सेल में अधिक होती है कि ये शॉर्ट सर्किट को ट्रिगर कर सकते हैं, और अंततः थर्मल रनवे (तेज गति से ऊष्मा उत्पन्न करने वाली एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया) का कारण बन सकते हैं। सबसे खराब स्थिति में, इस दोष का पड़ोसी सेल में फैलना एक श्रृंखला प्रतिक्रिया और बैटरी में आग का कारण बन सकता है।हालांकि, जैसे-जैसे अधिक से अधिक ग्राहक लिथियम-आयन बैटरियों को सौर बैटरियों के रूप में उपयोग कर रहे हैं, बड़े पैमाने पर उत्पादन करने वाले निर्माताओं के अनुभव से लिथियम-आयन बैटरियों की भंडारण क्षमता और परिचालन सुरक्षा में और अधिक तकनीकी सुधार हो रहे हैं, साथ ही लागत में भी और कमी आ रही है। लिथियम-आयन बैटरियों की वर्तमान तकनीकी विकास स्थिति को निम्नलिखित मुख्य तकनीकी आंकड़ों में संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

लिथियम-आयन सौर बैटरियों की भंडारण क्षमता और लागतलिथियम-आयन सौर बैटरी की कीमत आमतौर पर लेड-एसिड बैटरी की तुलना में अधिक होती है। उदाहरण के लिए, 100 किमी/घंटा की क्षमता वाली लेड बैटरियाँ5 किलोवाट घंटावर्तमान में नाममात्र क्षमता के प्रति किलोवाट घंटे की औसत लागत 800 डॉलर है।दूसरी ओर, लिथियम बैटरी की तुलनात्मक लागत 1,700 डॉलर प्रति किलोवाट घंटा है। हालांकि, सबसे सस्ती और सबसे महंगी बैटरी की कीमत में अंतर लेड बैटरी की तुलना में काफी अधिक है। उदाहरण के लिए, 5 किलोवाट घंटा क्षमता वाली लिथियम बैटरी 1,200 डॉलर प्रति किलोवाट घंटा की कम कीमत पर भी उपलब्ध हैं।हालांकि खरीद की लागत आम तौर पर अधिक होती है, फिर भी लिथियम-आयन सौर बैटरी प्रणाली की प्रति संग्रहित किलोवाट घंटे की लागत पूरे सेवा जीवनकाल में गणना करने पर अधिक अनुकूल होती है, क्योंकि लिथियम-आयन बैटरी लेड-एसिड बैटरी की तुलना में अधिक समय तक बिजली प्रदान करती हैं, जिन्हें एक निश्चित अवधि के बाद बदलना पड़ता है।इसलिए, आवासीय बैटरी स्टोरेज सिस्टम खरीदते समय, खरीद की अधिक लागत से घबराना नहीं चाहिए, बल्कि लिथियम-आयन बैटरी की आर्थिक दक्षता को हमेशा उसके संपूर्ण सेवा जीवन और संग्रहित किलोवाट घंटों की संख्या से जोड़कर देखना चाहिए।पीवी सिस्टम के लिए लिथियम-आयन बैटरी स्टोरेज सिस्टम के सभी प्रमुख आंकड़ों की गणना करने के लिए निम्नलिखित सूत्रों का उपयोग किया जा सकता है:1) नाममात्र क्षमता * चार्ज चक्र = सैद्धांतिक भंडारण क्षमता।2) सैद्धांतिक भंडारण क्षमता * दक्षता * निर्वहन की गहराई = प्रयोग करने योग्य भंडारण क्षमता3) खरीद लागत / उपयोग योग्य भंडारण क्षमता = प्रति संग्रहित किलोवाट-घंटे की लागत

बीएसएलबैट: लिथियम-आयन सौर बैटरियों का निर्मातावर्तमान में लिथियम-आयन बैटरी के कई निर्माता और आपूर्तिकर्ता मौजूद हैं।बीएसएलबीएटीटी लिथियम-आयन सौर बैटरियांBYD, Nintec और CATL से A-ग्रेड LiFePo4 सेल का उपयोग करें, उन्हें संयोजित करें और उन्हें फोटोवोल्टिक पावर स्टोरेज के अनुकूल चार्ज नियंत्रण प्रणाली (बैटरी प्रबंधन प्रणाली) प्रदान करें ताकि प्रत्येक व्यक्तिगत स्टोरेज सेल के साथ-साथ संपूर्ण सिस्टम का उचित और परेशानी मुक्त संचालन सुनिश्चित हो सके।