तब से ली-आयन बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी), पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और ग्रिड भंडारण अनुप्रयोगों में प्रमुख तकनीक बन गई हैं। आंतरिक दहन इंजन से चलने वाले वाहनों में एक ईंधन टैंक होता है जिसमें रासायनिक ऊर्जा पेट्रोल/डीजल/सीएनजी/पीएनजी के रूप में भरी होती है। इलेक्ट्रिक वाहन एक बैटरी पैक असेंबली होती है जिसमें ऊर्जा उत्पादक सेल पैक होते हैं।
आईसीई संचालित वाहनों में इस्तेमाल की जाने वाली बैटरियां इंजन को चालू करने के उद्देश्य से होती हैं जबकि ईवी की बैटरी वाहन को उसकी गतिशीलता के लिए शक्ति प्रदान करने के लिए होती है। दो बैटरी तकनीकें – सोडियम-आयन और लिथियम-आयन – विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सबसे अधिक आशाजनक रही हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी अनूठी ताकत और कमज़ोरियाँ हैं, जो इसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती हैं।
सोडियम-आयन बैटरी 1970 और 1980 के दशक की शुरुआत में विकसित किया गया था जबकि लिथियम-आयन बैटरी 1990 के दशक में विकसित की गई थी जिसने उच्च ऊर्जा घनत्व का प्रदर्शन किया, इस प्रकार, उच्च वाणिज्यिक वादा दिखाया। उच्च ऊर्जा ली-आयन भंडारण बैटरियों को पहली बार 1991 में जापान के सोनी कॉर्पोरेशन द्वारा विकसित और व्यावसायीकृत किया गया था, जिसने ऊर्जा भंडारण उद्योग में क्रांति ला दी।
तब से ली-आयन बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी), पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और ग्रिड स्टोरेज अनुप्रयोगों में प्रमुख तकनीक बन गई हैं। लिथियम – ऑइन बैटरीजिसे पहले इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोग के लिए विकसित किया गया था, बाद में एक बड़े ऊर्जा भंडारण के रूप में विकसित किया गया ईवी बैटरी जो पारंपरिक आईसीई वाहनों में प्रयुक्त जीवाश्म ईंधन के समान ऊर्जा स्तर प्रदान कर सकता है।
हालाँकि Li-ion बैटरी का विकास सबसे पहले जापान में हुआ था, लेकिन ऑटोमोबाइल में ज़रूरी बड़ी Li-ion बैटरी बनाने में चीन ने ही काफ़ी प्रगति की है। आज, बैटरी की वैश्विक मांग का 60% हिस्सा चीनी Li-ion बैटरी निर्माताओं द्वारा पूरा किया जाता है। कोरिया 22% और जापान लगभग 8% के साथ EV में दूसरे और तीसरे स्थान पर हैं। बैटरी निर्माण और आपूर्ति.
कंटेम्पररी एम्परेक्स टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड (CABL) चीन में सबसे बड़ी बैटरी निर्माता है, जिसके बाद BYD है और दोनों के पास वैश्विक बाजार में 52% हिस्सेदारी है। पिछले साल (2023) 2.1 बिलियन डॉलर मूल्य की भारतीय EV बैटरी आयात का 85% चीन से आया था। ओला इलेक्ट्रिकतमिलनाडु ईवी बैटरी सेल विनिर्माण संयंत्र स्थापित करने वाली पहली भारतीय कंपनी है, जो चीन की सीएबीएल और कोरिया की एलजी इलेक्ट्रॉनिक्स से बैटरी सेल आयात करती रही है।
टाटा मोटर्स, महिंद्रा एंड महिंद्रा, रिलायंस, अमारा राजा और एक्साइड ने ईवी बैटरी निर्माण के लिए अपनी योजना की घोषणा की है।
भारत को एक विश्वसनीय अपस्ट्रीम आपूर्ति श्रृंखला विकसित करने की आवश्यकता है। सौभाग्य से, रियासी (जम्मू-कश्मीर) और कटघोरा (छत्तीसगढ़) में लिथियम की खोज की गई है। बैटरी निर्माताओं की मदद करने के लिए, भारत सरकार ने 50 GWH बैटरी निर्माण का समर्थन करने के लिए एक उन्नत सेल केमिस्ट्री (ACC) उत्पादन से जुड़ी प्रोत्साहन (PLI) योजना शुरू की है, जिसके लिए 18,100 करोड़ रुपये का परिव्यय प्रदान किया गया है।
ईवी में बैटरी पैक की मुख्य लागत (30-40%) होती है, उसके बाद मुख्य बॉडी (20-30%), इलेक्ट्रिक मोटर (15-20%), पावर इलेक्ट्रॉनिक्स (10-15%), इंटीरियर और इंफोटेनमेंट (10-15%) और थर्मल मैनेजमेंट सिस्टम (5-10%) होती है। ईवी में इस्तेमाल की जाने वाली ली-आयन बैटरी में मूल रूप से एक कैथोड (आमतौर पर लिथियम आयरन फॉस्फेट, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड या अन्य लिथियम यौगिकों से बना होता है), एक एनोड (आमतौर पर ग्रेफाइट) और एक इलेक्ट्रोलाइट होता है जो बैटरी को चार्ज और डिस्चार्ज करते समय दो इलेक्ट्रोड के बीच लिथियम आयनों की आवाजाही को सुविधाजनक बनाता है।
कैथोड, जिसमें आम तौर पर लिथियम, निकल, कोबाल्ट और मैंगनीज जैसी धातुएं होती हैं, बैटरी का सबसे महंगा हिस्सा होता है। एनोड आमतौर पर ग्रेफाइट या सिलिकॉन-आधारित सामग्रियों से बनाया जाता है, जबकि सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम नमक होता है, जैसे कि कार्बनिक घोल में LiPF6। इसके अलावा, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान आयन प्रवाह की अनुमति देते हुए एनोड और कैथोड को अलग करने के लिए पॉलीओलेफ़िन या सिरेमिक-लेपित सामग्री से बनी एक झिल्ली होती है। ऐसी ईवी बैटरियों में, सेल सामग्री की कीमत सबसे ज़्यादा होती है (60-70%)।
न केवल Li-आयन बैटरियाँ Ni-आयन बैटरियों की तुलना में महंगी होती हैं, बल्कि उनमें आग लगने का खतरा भी होता है। दुनिया भर में इलेक्ट्रिक वाहनों में आग लगने की कई घटनाएँ देखी गई हैं; आग बैटरी पैक से निकलती है। उदाहरण के लिए, कोरिया के इंचियोन में एक अपार्टमेंट कॉम्प्लेक्स की भूमिगत पार्किंग में एक मर्सिडीज-बेंज में आग लग गई। आग बुझाने के लिए दमकलकर्मियों को आठ घंटे से ज़्यादा समय तक संघर्ष करना पड़ा। जांच से पता चला कि आग लगने का कारण बैटरी का ज़्यादा गरम होना था।
भारत में, कारों और स्कूटरों में आग लगने के कई मामले सामने आए हैं। जांच में बैटरी की खराब गुणवत्ता, बैटरी का अधिक गर्म होना और शॉर्ट सर्किट होना पाया गया। इसलिए, Li-ion बैटरियों की सुरक्षा निर्माताओं के साथ-साथ उपयोगकर्ताओं के लिए भी चिंता का विषय बन गई है। बैटरी प्रौद्योगिकियों की तैनाती में, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों जैसे अनुप्रयोगों में, बैटरी की सुरक्षा महत्वपूर्ण है। Li-ion बैटरियों की गुणवत्ता में समय के साथ सुधार हुआ है और अब वे आम तौर पर सुरक्षित हैं, लेकिन थर्मल रनवे के मामले में, वे अभी भी कुछ स्थितियों में आग या विस्फोट के लिए प्रवण हैं। उच्च ऊर्जा घनत्व, एक तरफ EV के लिए फायदेमंद है, लेकिन दूसरी तरफ यह Li-ion बैटरियों में इस्तेमाल किए जाने वाले कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स की ज्वलनशीलता के कारण एक बड़ी कमजोरी साबित होती है।
Na-आयन बैटरियाँ जिनमें कम ऊर्जा घनत्व होता है, सुरक्षित सामग्रियों का उपयोग करती हैं जो थर्मल रनवे से कम प्रभावित होती हैं, इसलिए, यह बैटरी तकनीक एक आकर्षक विकल्प है। इसके अलावा, यह Li-आयन बैटरियों की तुलना में 30% कम खर्चीली है। Na और Li दोनों आवर्त सारणी के समूह 1 से संबंधित हैं, लेकिन Li एक दुर्लभ पदार्थ है जबकि Na प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।
इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग Na-आयन बैटरियों का बहुतायत में उपयोग करता है जबकि ग्रिड पावर स्टोरेज लागत लाभ और सुरक्षा के कारण इसका उपयोग करता है। प्रति इकाई वजन में अधिक ऊर्जा पैक करने के लिए दुनिया भर में विभिन्न प्रयोगशालाओं में शोध चल रहा है। एक बार जब यह Li-आयन बैटरियों के ऊर्जा घनत्व से मेल खाएगा, तो यह सभी निर्माताओं और उपयोगकर्ताओं की पसंदीदा पसंद बन जाएगी। हालाँकि हमारे देश में रियासी और कटघोरा में लिथियम भंडार की खोज की गई है, लेकिन लिथियम निकालने में अभी काफी समय लगेगा। लिथियम का शोधन अभी भी बहुत दूर है, जिससे हमें डाउनस्ट्रीम बैटरी निर्माण के लिए चीन पर निर्भर रहना पड़ता है।
हाल ही में, रिलायंस इंडस्ट्रीज ने सोडियम आयन बैटरी विकसित करने वाली यूके की स्टार्ट-अप कंपनी फैराडियन को खरीदा है। वे इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी सहित अपने उत्पादों के व्यावसायीकरण में तेजी लाने के लिए फैराडियन में $35 मिलियन का और निवेश करने का प्रस्ताव रखते हैं। व्यावसायीकरण के साथ-साथ, उन्हें 150 वाट घंटा/किग्रा की वर्तमान ऊर्जा घनत्व को 200 वाट-घंटा/किग्रा तक लाने के लिए अनुसंधान एवं विकास में निवेश करना चाहिए, जिससे उनके लिए ईवी बाजार भी खुल जाएगा।
ईवी एप्लीकेशन के लिए उपयुक्त Na-आयन बैटरी निर्माण तकनीक के विकास पर गंभीरता से विचार करने की आवश्यकता है। हमारा देश तीन तरफ से समुद्र से घिरा होने के कारण सोडियम से भरपूर है।
(लेखक स्कूटर्स इंडिया लिमिटेड के पूर्व एमडी हैं, वर्तमान में विशिष्ट प्रोफेसर के रूप में कार्यरत हैं; विचार निजी हैं)
