स्मार्टफ़ोन में कैल्शियम-आयन बैटरी? क्या है फैसला?

अगर मुझे एक ऐसी तकनीक की ओर इशारा करना हो जो पिछले दशकों में हमारे विकास में बाधा बन रही है, तो वह बैटरी होगी। लिथियम-आयन बैटरी 1960 के दशक की हैऔर मुख्य सिद्धांत तब से वही बना हुआ है। हालाँकि, हम बैटरी तकनीक में एक बड़े बदलाव के कगार पर हैं, क्योंकि भौतिक विज्ञान में नई प्रगति के साथ-साथ इलेक्ट्रिक वाहनों को व्यापक रूप से अपनाने से आखिरकार हमारे बैटरी चालित गैजेट्स से इस बाधा को दूर करने का वादा किया जा रहा है। मैं नए और काफी प्रचारित का बारीकी से अनुसरण कर रहा हूं डोनट से सॉलिड-स्टेट बैटरी, लेकिन ऐसे अन्य दृष्टिकोण भी हैं जो हमारी पुरानी लिथियम-आयन बैटरी का विकल्प पेश कर सकते हैं। और महज़ कुछ घंटे पहले ऐसा ही एक विकल्प एक महत्वपूर्ण पड़ाव पर पहुंच गया। कैल्शियम-आयन बैटरियां।

बैटरी क्या है और यह कैसे काम करती है?

एक विशिष्ट लिथियम-आयन बैटरी डिस्चार्ज चक्र | CAPLINQ द्वारा छवि

बहुत अधिक तकनीकी हुए बिना (इसके लिए एक अलग लेख है), आइए जल्दी से जानें कि बैटरी क्या है और यह कैसे संचालित होती है। सीधे शब्दों में कहें तो बैटरी एक ऐसा उपकरण है जो इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के माध्यम से ऊर्जा संग्रहीत करता है। इसमें तीन मुख्य घटक शामिल हैं – एक एनोड, एक कैथोड और एक इलेक्ट्रोलाइट। यह सब आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों और आयनों) को एनोड से कैथोड तक और इसके विपरीत स्थानांतरित करने के बारे में है। जब आप बैटरी चार्ज करते हैं, तो आप एक बाहरी स्रोत को एनोड और कैथोड से जोड़ते हैं और चार्ज कणों को कैथोड से, इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से, और एनोड में प्रवाहित करते हैं, जो वहां एकत्रित होकर आपके गैजेट को बिजली देने की प्रतीक्षा करते हैं।

जब आप किसी बाहरी लोड को बैटरी से कनेक्ट करते हैं, मान लीजिए कि आपका स्मार्टफोन, तो संग्रहित चार्ज कण आपके स्मार्टफोन के एनोड से होते हुए वापस बैटरी के कैथोड में प्रवाहित होने लगते हैं। यह इलेक्ट्रॉन प्रवाह आपके डिवाइस को प्रभावी ढंग से शक्ति प्रदान करता है।

वैसे भी लिथियम के साथ समस्या क्या है?

बस एक छोटा सा पंचर आपके स्मार्टफोन को कोयले में बदल सकता है | क्लेम्सन यूनिवर्सिटी द्वारा छवि

हम दशकों से बैटरी के कैथोड और इलेक्ट्रोलाइट भागों में मुख्य घटक के रूप में लिथियम का उपयोग कर रहे हैं। इस तत्व के कुछ फायदे और नुकसान हैं। लिथियम-आयन बैटरियां अच्छी ऊर्जा घनत्व, अपेक्षाकृत तेज चार्जिंग और अच्छी दीर्घायु प्रदान करती हैं। हालांकि, लिथियम हवा के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करता है, जिससे क्षतिग्रस्त होने पर लिथियम-आयन बैटरियां असुरक्षित हो जाती हैं। यदि आप लिथियम आयन बैटरी को पंचर करते हैं, तो यह जल सकती है और यहां तक ​​कि विस्फोट भी हो सकता है, और इन आग को बुझाना बेहद कठिन होता है।

लिथियम-आयन बैटरियों को ठीक से संचालित करने के लिए एक संकीर्ण तापमान और वोल्टेज रेंज की भी आवश्यकता होती है, और अंततः, हम लिथियम-आयन बैटरी की ऊर्जा घनत्व की सैद्धांतिक सीमा तक पहुंचने के करीब हैं।

आज हम ऊर्जा भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए एनोड को सिलिकॉन से भरने जैसी तरकीबों का उपयोग कर रहे हैं, लेकिन यह दृष्टिकोण इस तकनीक की अपरिहार्य सीमा तक पहुंचने में केवल देरी कर सकता है। लिथियम भी एक तरह से दुर्लभ है, और इसका खनन राजनीतिक प्रतिद्वंद्विता और अन्य भू-राजनीतिक मुद्दे पैदा करता है।

कैल्शियम-आयन बैटरी दर्ज करें।

कैल्शियम-आयन बैटरियां

कैल्शियम पृथ्वी की पपड़ी में पांचवां सबसे प्रचुर खनिज है। यह दूध में भी पाया जा सकता है! | पिक्साबे द्वारा छवि

मैंने एक अलग लेख में संक्षेप में सोडियम-आयन बैटरियों पर चर्चा की है, लेकिन आज के लेख का सितारा कैल्शियम है। वही पदार्थ जो आपकी हड्डियाँ बनाता है और जो अन्य स्थानों के अलावा दूध में भी पाया जाता है। कैल्शियम पृथ्वी की पपड़ी में पांचवां सबसे प्रचुर खनिज है। यह प्रचुर मात्रा में है!

बैटरियों में कैल्शियम का उपयोग करने के अन्य लाभ भी हैं। कैल्शियम धातु में उच्च चालकता होती है, और इसका उच्च गलनांक (1547.6 एफ) कैल्शियम धातु को बैटरी के लिए एक सुरक्षित विकल्प बनाता है। कैल्शियम भी गैर-विषाक्त है और आम तौर पर पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित है।

इसके अलावा, इसमें लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में उच्च सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व सीमा है – सिलिकॉन-कार्बन लिथियम-आयन बैटरियों के लिए 3202 Wh/L बनाम 2800 Wh/L जो वर्तमान में बैटरी खाद्य श्रृंखला के शीर्ष पर हैं।

ठीक है, तो कैल्शियम अच्छा है, लिथियम – इतना नहीं। हम पहले से ही कैल्शियम बैटरियों की ओर क्यों नहीं बढ़े? समस्या क्या है?

कैलियम-आधारित इलेक्ट्रोलाइट्स को इलेक्ट्रोड विघटन का सामना करना पड़ता है, जो मूल रूप से प्रत्येक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र के साथ बैटरी की क्षमता को कम करता है। यहीं पर नया मील का पत्थर काम आता है।

फाइबर आधारित कैल्शियम-ऑक्सीजन बैटरी | छवि साउथ चाइना मॉर्निंग पोस्ट द्वारा

एक और मुद्दा यह है कि बुनियादी ढांचा गायब है और इसे नए सिरे से बनाना होगा। खनन कार्य, शुद्धिकरण सुविधाएं, बैटरियों के लिए कारखाने आदि। इसमें समय और पैसा लगेगा, इसलिए व्यावसायिक उपलब्धता में वर्षों लग सकते हैं (सबसे आशावादी अनुमान के साथ 5-10 वर्ष)।

हालाँकि, सुरंग में एक रोशनी है, क्योंकि कुछ शोधकर्ता पहले से ही छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स में कैल्शियम बैटरी का परीक्षण कर रहे हैं। ए चीनी टीम ने एक कैल्शियम-ऑक्सीजन बैटरी का प्रदर्शन किया जो पहनने योग्य वस्तुओं को शक्ति प्रदान कर सकती है जैसे स्मार्टवॉच और फिटनेस बैंड और यहां तक ​​कि स्मार्टफोन भी।

निष्कर्ष

स्मार्टफोन के कई दिनों तक उपयोग के लिए सिलिकॉन-कार्बन बैटरियां आपका सबसे अच्छा विकल्प हैं | ऑनर द्वारा छवि

“मेरा पांच दिन का स्मार्टफोन कहां है?” आप पूछ सकते हैं। एक वैध प्रश्न. दिन के अंत में, जो महत्वपूर्ण है वह किसी भी तकनीकी सफलता का वास्तविक जीवन में निहितार्थ है। अफसोस की बात है कि कैल्शियम-आयन बैटरियां अभी तक मौजूद नहीं हैं।

मैं इस तकनीक में प्रगति का बारीकी से अनुसरण करूंगा और इस बैटरी श्रृंखला में किसी भी प्रमुख मील के पत्थर की रिपोर्ट करूंगा। इस बीच, दो से तीन दिन की बैटरी वाले स्मार्टफोन के लिए आपका सबसे अच्छा विकल्प सिलिकॉन-कार्बन बैटरी वाला स्मार्टफोन है।

हॉनर मैजिक 8 लाइट हमारे शीर्ष पर बैठता है इसके 7,500 एमएएच सिलिकॉन-कार्बन सेल के साथ बैटरी बेंचमार्क, और वनप्लस 15 भी पीछे नहीं है.