लिथियम आयन बैटरियां क्या हैं?
लिथियम-आयन बैटरियां एक लोकप्रिय प्रकार की बैटरी रसायन हैं। इन बैटरियों का एक बड़ा लाभ यह है कि ये रिचार्जेबल होती हैं। इस सुविधा के कारण, वे आज अधिकांश उपभोक्ता उपकरणों में पाए जाते हैं जो बैटरी का उपयोग करते हैं। वे फोन, इलेक्ट्रिक वाहनों और बैटरी चालित गोल्फ कार्ट में पाए जा सकते हैं।
लिथियम-आयन बैटरियां कैसे काम करती हैं?
लिथियम-आयन बैटरियां एक या एकाधिक लिथियम-आयन कोशिकाओं से बनी होती हैं। ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए उनमें एक सुरक्षात्मक सर्किट बोर्ड भी होता है। एक बार सुरक्षात्मक सर्किट बोर्ड के साथ आवरण में स्थापित होने के बाद कोशिकाओं को बैटरी कहा जाता है।
क्या लिथियम-आयन बैटरियां लिथियम बैटरियों के समान हैं?
नहीं, लिथियम बैटरी और लिथियम-आयन बैटरी बहुत अलग हैं। मुख्य अंतर यह है कि बाद वाले रिचार्जेबल होते हैं। दूसरा बड़ा अंतर शेल्फ लाइफ का है। लिथियम बैटरी बिना इस्तेमाल के 12 साल तक चल सकती है, जबकि लिथियम-आयन बैटरी की शेल्फ लाइफ 3 साल तक होती है।
लिथियम आयन बैटरियों के प्रमुख घटक क्या हैं?
लिथियम-आयन कोशिकाओं में चार मुख्य घटक होते हैं। ये हैं:
एनोड
एनोड बिजली को बैटरी से बाहरी सर्किट में जाने की अनुमति देता है। बैटरी चार्ज करते समय यह लिथियम आयन भी संग्रहीत करता है।
कैथोड
कैथोड ही सेल की क्षमता और वोल्टेज निर्धारित करता है। बैटरी को डिस्चार्ज करते समय यह लिथियम आयन उत्पन्न करता है।
इलेक्ट्रोलाइट
इलेक्ट्रोलाइट एक पदार्थ है, जो कैथोड और एनोड के बीच लिथियम आयनों के आवागमन के लिए एक नाली के रूप में कार्य करता है। यह लवण, योजक और विभिन्न विलायकों से बना है।
विभाजक
लिथियम-आयन सेल में अंतिम टुकड़ा विभाजक है। यह कैथोड और एनोड को अलग रखने के लिए एक भौतिक बाधा के रूप में कार्य करता है।
लिथियम-आयन बैटरियां लिथियम आयनों को कैथोड से एनोड तक और इसके विपरीत इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से ले जाकर काम करती हैं। जैसे ही आयन चलते हैं, वे एनोड में मुक्त इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करते हैं, जिससे सकारात्मक वर्तमान कलेक्टर पर चार्ज बनता है। ये इलेक्ट्रॉन डिवाइस, फोन या गोल्फ कार्ट के माध्यम से नकारात्मक कलेक्टर तक और वापस कैथोड में प्रवाहित होते हैं। बैटरी के अंदर इलेक्ट्रॉनों के मुक्त प्रवाह को विभाजक द्वारा रोका जाता है, जिससे वे संपर्कों की ओर मजबूर हो जाते हैं।
जब आप लिथियम-आयन बैटरी चार्ज करते हैं, तो कैथोड लिथियम आयन छोड़ेगा, और वे एनोड की ओर बढ़ेंगे। डिस्चार्ज करते समय, लिथियम आयन एनोड से कैथोड की ओर बढ़ते हैं, जिससे करंट का प्रवाह उत्पन्न होता है।
लिथियम-आयन बैटरियों का आविष्कार कब हुआ था?
लिथियम-आयन बैटरी की कल्पना सबसे पहले 70 के दशक में अंग्रेजी रसायनज्ञ स्टेनली व्हिटिंगम ने की थी। अपने प्रयोगों के दौरान, वैज्ञानिकों ने एक ऐसी बैटरी के लिए विभिन्न रसायन विज्ञान की जांच की जो खुद को रिचार्ज कर सके। उनके पहले परीक्षण में इलेक्ट्रोड के रूप में टाइटेनियम डाइसल्फ़ाइड और लिथियम शामिल थे। हालाँकि, बैटरियाँ शॉर्ट-सर्किट हो जाएंगी और फट जाएंगी।
80 के दशक में, एक अन्य वैज्ञानिक, जॉन बी. गुडइनफ़ ने यह चुनौती स्वीकार की। इसके तुरंत बाद, एक जापानी रसायनज्ञ अकीरा योशिनो ने प्रौद्योगिकी पर शोध शुरू किया। योशिनो और गुडएनफ ने साबित किया कि लिथियम धातु विस्फोटों का मुख्य कारण था।
90 के दशक में, लिथियम-आयन तकनीक ने लोकप्रियता हासिल करना शुरू कर दिया, और दशक के अंत तक तेजी से एक लोकप्रिय ऊर्जा स्रोत बन गया। यह पहली बार है कि सोनी द्वारा प्रौद्योगिकी का व्यावसायीकरण किया गया। लिथियम बैटरियों के खराब सुरक्षा रिकॉर्ड ने लिथियम-आयन बैटरियों के विकास को प्रेरित किया।
जबकि लिथियम बैटरियां उच्च ऊर्जा घनत्व धारण कर सकती हैं, वे चार्जिंग और डिस्चार्ज के दौरान असुरक्षित होती हैं। दूसरी ओर, जब उपयोगकर्ता बुनियादी सुरक्षा दिशानिर्देशों का पालन करते हैं तो लिथियम-आयन बैटरियां चार्ज और डिस्चार्ज करने के लिए काफी सुरक्षित होती हैं।
सर्वश्रेष्ठ लिथियम आयन रसायन विज्ञान क्या है?
लिथियम-आयन बैटरी रसायन कई प्रकार के होते हैं। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं:
- लिथियम टाइटेनेट
- लिथियम निकेल कोबाल्ट एल्युमिनियम ऑक्साइड
- लिथियम निकेल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड
- लिथियम मैंगनीज ऑक्साइड (एलएमओ)
- लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड
- लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4)
लिथियम-आयन बैटरियों के लिए कई प्रकार के रसायन हैं। हर एक के अपने फायदे और नुकसान हैं। हालाँकि, कुछ केवल विशिष्ट उपयोग के मामलों के लिए उपयुक्त हैं। इस प्रकार, आपके द्वारा चुना गया प्रकार आपकी बिजली की जरूरतों, बजट, सुरक्षा सहनशीलता और विशिष्ट उपयोग के मामले पर निर्भर करेगा।
हालाँकि, LiFePO4 बैटरियाँ व्यावसायिक रूप से सबसे अधिक उपलब्ध विकल्प हैं। इन बैटरियों में ग्रेफाइट कार्बन इलेक्ट्रोड होता है, जो एनोड के रूप में कार्य करता है, और फॉस्फेट कैथोड के रूप में कार्य करता है। उनके पास 10,000 चक्र तक का लंबा चक्र जीवन है।
इसके अतिरिक्त, वे बेहतरीन तापीय स्थिरता प्रदान करते हैं और मांग में छोटी वृद्धि को सुरक्षित रूप से संभाल सकते हैं। LiFePO4 बैटरियों को 510 डिग्री फ़ारेनहाइट तक की थर्मल रनअवे सीमा के लिए रेट किया गया है, जो किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लिथियम-आयन बैटरी प्रकार से उच्चतम है।
LiFePO4 बैटरियों के लाभ
लेड एसिड और अन्य लिथियम-आधारित बैटरियों की तुलना में, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों का बहुत बड़ा फायदा है। वे कुशलतापूर्वक चार्ज और डिस्चार्ज करते हैं, लंबे समय तक चलते हैं, और गहराई तक जा सकते हैंcleक्षमता खोए बिना. इन फायदों का मतलब है कि बैटरियां अन्य प्रकार की बैटरी की तुलना में अपने जीवनकाल में भारी लागत बचत प्रदान करती हैं। नीचे कम गति वाले बिजली वाहनों और औद्योगिक उपकरणों में इन बैटरियों के विशिष्ट लाभों पर एक नज़र डाली गई है।
कम गति वाले वाहनों में LiFePO4 बैटरी
कम गति वाले इलेक्ट्रिक वाहन (एलईवी) चार-पहिया वाहन हैं जिनका वजन 3000 पाउंड से कम होता है। वे इलेक्ट्रिक बैटरियों द्वारा संचालित होते हैं, जो उन्हें गोल्फ कार्ट और अन्य मनोरंजक उपयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बनाता है।
अपने LEV के लिए बैटरी विकल्प चुनते समय, सबसे महत्वपूर्ण विचारों में से एक दीर्घायु है। उदाहरण के लिए, बैटरी से चलने वाली गोल्फ कार्ट में बिना रिचार्ज किए 18-होल गोल्फ कोर्स के आसपास चलने के लिए पर्याप्त शक्ति होनी चाहिए।
एक अन्य महत्वपूर्ण विचार रखरखाव अनुसूची है। आपकी आरामदायक गतिविधि का अधिकतम आनंद सुनिश्चित करने के लिए एक अच्छी बैटरी को किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए।
बैटरी विभिन्न मौसम स्थितियों में भी काम करने में सक्षम होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, इससे आपको गर्मी के दिनों में और पतझड़ में, जब तापमान गिरता है, गोल्फ खेलने की सुविधा मिलनी चाहिए।
एक अच्छी बैटरी में एक नियंत्रण प्रणाली भी होनी चाहिए जो यह सुनिश्चित करती है कि यह ज़्यादा गरम न हो या बहुत अधिक ठंडी न हो, जिससे इसकी क्षमता कम हो जाए।
इन सभी बुनियादी लेकिन महत्वपूर्ण शर्तों को पूरा करने वाले सर्वोत्तम ब्रांडों में से एक ROYPOW है। उनकी LiFePO4 लिथियम बैटरियों की श्रृंखला को 4°F से 131°F के तापमान के लिए रेट किया गया है। बैटरियां एक अंतर्निर्मित बैटरी प्रबंधन प्रणाली के साथ आती हैं और इन्हें स्थापित करना बेहद आसान है।
लिथियम आयन बैटरियों के लिए औद्योगिक अनुप्रयोग
औद्योगिक अनुप्रयोगों में लिथियम-आयन बैटरियां एक लोकप्रिय विकल्प हैं। उपयोग की जाने वाली सबसे आम रसायन शास्त्र LiFePO4 बैटरी है। इन बैटरियों का उपयोग करने के लिए कुछ सबसे सामान्य उपकरण हैं:
- संकीर्ण गलियारा फोर्कलिफ्ट
- असंतुलित फोर्कलिफ्ट
- 3 पहिया फोर्कलिफ्ट
- वॉकी स्टेकर
- अंत और केंद्र सवार
ऐसे कई कारण हैं जिनकी वजह से औद्योगिक सेटिंग में लिथियम आयन बैटरियों की लोकप्रियता बढ़ रही है। इनमें से मुख्य हैं:
उच्च क्षमता और दीर्घायु
लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में लिथियम-आयन बैटरियों में अधिक ऊर्जा घनत्व और दीर्घायु होती है। वे वजन का एक तिहाई वजन कर सकते हैं और समान आउटपुट दे सकते हैं।
उनका जीवन चक्र एक और प्रमुख लाभ है। एक औद्योगिक संचालन के लिए, लक्ष्य अल्पकालिक आवर्ती लागत को न्यूनतम रखना है। लिथियम-आयन बैटरियों के साथ, फोर्कलिफ्ट बैटरियां तीन गुना लंबे समय तक चल सकती हैं, जिससे लंबे समय में भारी लागत बचत होती है।
वे अपनी क्षमता पर कोई प्रभाव डाले बिना 80% तक की बड़ी डिस्चार्ज गहराई पर भी काम कर सकते हैं। इससे समय की बचत का एक और फायदा है। बैटरियों को बदलने के लिए संचालन को बीच में रोकने की आवश्यकता नहीं है, जिससे काफी बड़ी अवधि में हजारों मानव-घंटे बचाए जा सकते हैं।
हाई-स्पीड चार्जिंग
औद्योगिक लेड-एसिड बैटरियों के साथ, सामान्य चार्जिंग समय लगभग आठ घंटे है। यह पूरे 8 घंटे की शिफ्ट के बराबर है जहां बैटरी उपयोग के लिए उपलब्ध नहीं है। नतीजतन, एक प्रबंधक को इस डाउनटाइम का हिसाब देना होगा और अतिरिक्त बैटरियां खरीदनी होंगी।
LiFePO4 बैटरियों के साथ, यह कोई चुनौती नहीं है। एक अच्छा उदाहरण हैROYPOW औद्योगिक LifePO4 लिथियम बैटरी, जो लेड एसिड बैटरियों की तुलना में चार गुना तेजी से चार्ज होती है। एक अन्य लाभ डिस्चार्ज के दौरान कुशल बने रहने की क्षमता है। लीड एसिड बैटरियां अक्सर डिस्चार्ज होने के कारण प्रदर्शन में पिछड़ जाती हैं।
कुशल बैटरी प्रबंधन प्रणाली की बदौलत औद्योगिक बैटरियों की ROYPOW लाइन में कोई मेमोरी समस्या नहीं है। लेड एसिड बैटरियां अक्सर इस समस्या से ग्रस्त रहती हैं, जिससे पूरी क्षमता तक पहुंचने में विफलता हो सकती है।
समय के साथ, यह सल्फेशन का कारण बनता है, जो उनके पहले से ही छोटे जीवनकाल को आधा कर सकता है। समस्या अक्सर तब होती है जब लेड एसिड बैटरियों को पूर्ण चार्ज के बिना संग्रहित किया जाता है। लिथियम बैटरियों को कम अंतराल पर चार्ज किया जा सकता है और बिना किसी समस्या के शून्य से ऊपर किसी भी क्षमता पर संग्रहीत किया जा सकता है।
सुरक्षा और हैंडलिंग
LiFePO4 बैटरियों का औद्योगिक सेटिंग में बहुत बड़ा लाभ है। सबसे पहले, उनके पास महान तापीय स्थिरता है। ये बैटरियां बिना किसी नुकसान के 131°F तक के तापमान में काम कर सकती हैं। समान तापमान पर लेड एसिड बैटरियां अपने जीवन चक्र का 80% तक खो देंगी।
एक अन्य मुद्दा बैटरियों का वजन है। समान बैटरी क्षमता के लिए, लेड एसिड बैटरियों का वजन काफी अधिक होता है। जैसे, उन्हें अक्सर विशिष्ट उपकरण और लंबे इंस्टॉलेशन समय की आवश्यकता होती है, जिससे काम पर कम मानव-घंटे खर्च हो सकते हैं।
दूसरा मुद्दा कर्मचारी सुरक्षा का है। सामान्य तौर पर, LiFePO4 बैटरियां लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में अधिक सुरक्षित होती हैं। OSHA दिशानिर्देशों के अनुसार, लेड एसिड बैटरियों को खतरनाक धुएं को खत्म करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों के साथ एक विशेष कमरे में संग्रहित किया जाना चाहिए। इससे औद्योगिक संचालन में अतिरिक्त लागत और जटिलता आती है।
निष्कर्ष
औद्योगिक सेटिंग और कम गति वाले इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए लिथियम-आयन बैटरियों का स्पष्ट लाभ है। वे लंबे समय तक चलते हैं, परिणामस्वरूप उपयोगकर्ताओं के पैसे की बचत होती है। ये बैटरियां शून्य रखरखाव वाली भी हैं, जो औद्योगिक सेटिंग में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां लागत-बचत सर्वोपरि है।
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