कैसे ठोस राज्य बैटरी सुरक्षा के मामले में लिथियम आयन बैटरी से तुलना करती हैं?

क्या आपने कभी अपने फोन को ओवरहीटिंग या यहां तक ​​कि चार्ज करते समय विस्फोट के बारे में चिंतित किया है? क्या आपने कभी बैटरी सुरक्षा के बारे में चिंतित महसूस किया है कि बैटरी के मुद्दों के कारण ड्रोन की आग पकड़ने की खबरें देखने के बाद? उपलब्ध विभिन्न प्रकार की बैटरी में,ठोस राज्य बैटरी और लिथियम आयन बैटरीअक्सर तुलना की जाती है। कौन सा सुरक्षित है?

इस प्रश्न का पता लगाने के लिए, हमें बैटरी के मुख्य घटकों के साथ शुरू करने की आवश्यकता है।

1। इलेक्ट्रोलाइट: सुरक्षा के लिए रक्षा की पहली पंक्ति

लिथियम-आयन बैटरी आमतौर पर कार्बनिक तरल इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करती है, जिसमें ज्वलनशीलता की एक निश्चित डिग्री होती है। जब बैटरी को यांत्रिक प्रभाव, ओवरचार्जिंग या उच्च तापमान के अधीन किया जाता है, तो आंतरिक शॉर्ट सर्किट हो सकते हैं, जिससे तापमान में तेजी से वृद्धि होती है। तरल इलेक्ट्रोलाइट ज्वलनशील गैसों को विघटित और छोड़ सकता है, जिससे दहन या यहां तक ​​कि विस्फोट हो सकते हैं, जिनमें से कई तरल इलेक्ट्रोलाइट की अस्थिरता से संबंधित हैं।

इसके विपरीत, अर्ध-ठोस-राज्य-बटरी सिरेमिक या पॉलिमर जैसे ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करें, जो उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता और गैर-चालाकी का प्रदर्शन करते हैं। चरम परिस्थितियों में भी, ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स को विघटित या लीक होने की संभावना नहीं है, जिससे आग या विस्फोट के जोखिम को काफी कम कर दिया जाता है। सल्फाइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में 500 डिग्री सेल्सियस से अधिक का एक प्रज्वलन बिंदु होता है, जबकि ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइट्स 800 डिग्री सेल्सियस पर भी स्थिर रहते हैं।

संरचनात्मक रूप से, लिथियम आयन बैटरी में इलेक्ट्रोड बारीकी से फैले हुए हैं, जिससे वे डेंड्राइट विकास के लिए प्रवण हैं। डेंड्राइट चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान इलेक्ट्रोड की सतह पर लिथियम आयनों के असमान बयान द्वारा गठित पेड़ की तरह क्रिस्टल हैं। 

वे विभाजक को छेद सकते हैं, जिससे आंतरिक लघु सर्किट और सुरक्षा घटनाएं हो सकती हैं। इसके विपरीत, ठोस-राज्य बैटरी में ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में उच्च यांत्रिक शक्ति होती है, प्रभावी रूप से डेंड्राइट विकास और प्रवेश को दबाते हुए, बैटरी सुरक्षा को और बढ़ाते हैं।

2। चरम वातावरण में उत्तरजीविता प्रतियोगिता

-20 डिग्री सेल्सियस पर, लिथियम -आयन बैटरी में तरल इलेक्ट्रोलाइट चिपचिपा हो जाता है, जिससे आयन चालकता दक्षता में तेज गिरावट आती है। यह न केवल बैटरी जीवन को कम करता है, बल्कि असमान चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के कारण डेंड्राइट की वृद्धि को भी बढ़ा सकता है। इसके विपरीत,ठोस-राज्य बैटरीसल्फाइड इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करने से अपनी क्षमता का 70% से अधिक -40 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा जा सकता है, और कम तापमान पर डेंड्राइट की वृद्धि दर लिथियम-आयन बैटरी की केवल एक-पांचवीं है।

उच्च तापमान वाले वातावरण में अंतर और भी अधिक स्पष्ट हो जाता है। जब परिवेश का तापमान 45 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, तो लिथियम-आयन बैटरी को सुरक्षा बनाए रखने के लिए एक शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है, जबकि ठोस-राज्य बैटरी, निरंतर चार्जिंग के 500 चक्रों के बाद और 60 डिग्री सेल्सियस पर डिस्चार्जिंग, कमरे के तापमान की स्थिति की तुलना में क्षमता गिरावट में केवल 3% की वृद्धि प्रदर्शित करते हैं।

3। व्यावसायीकरण प्रक्रिया में सुरक्षा को संतुलित करना

हालांकि, ठोस राज्य बैटरी वर्तमान में कुछ चुनौतियों का सामना करती है।

उदाहरण के लिए, उनकी उत्पादन लागत अपेक्षाकृत अधिक है, और विनिर्माण प्रक्रिया अधिक जटिल है, जो कुछ हद तक उनके बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग को सीमित करती है। दूसरी ओर, लिथियम-आयन बैटरी, अपेक्षाकृत परिपक्व प्रौद्योगिकी और कम लागत के साथ, विकास के वर्षों से गुजरती है, जिससे उन्हें बाजार में प्रभावी बना दिया गया है।

यद्यपि ठोस-राज्य बैटरी सैद्धांतिक रूप से बेहतर सुरक्षा प्रदान करती हैं, फिर भी उन्हें इस स्तर पर व्यावहारिक चुनौतियों का समाधान करने की आवश्यकता है।

ऑल-सॉलिड-स्टेट बैटरी के इंटरफ़ेस प्रतिबाधा मुद्दा अभी तक पूरी तरह से हल नहीं हुआ है, और कुछ निर्माताओं ने एक "को" अपनाया है।अर्ध-सलीब-राज्य"संक्रमणकालीन समाधान - चालकता बढ़ाने के लिए तरल इलेक्ट्रोलाइट की एक छोटी मात्रा को फिर से उत्पन्न करना।

एक बैटरी चुनना अनिवार्य रूप से एक सुरक्षा दर्शन का चयन कर रहा है: लिथियम-आयन बैटरी सटीक स्विस सेना के चाकू की तरह हैं, जटिल सुरक्षात्मक उपायों के माध्यम से नियंत्रणीय सुरक्षा प्राप्त करते हैं; ठोस-राज्य बैटरी एक ठोस चट्टान की तरह हैं, स्वाभाविक रूप से स्थिर और जोखिमों के लिए प्रतिरोधी हैं।

कुल मिलाकर, सुरक्षा के संदर्भ में, ठोस-राज्य वास्तव में उनके ठोस-राज्य इलेक्ट्रोलाइट्स और बेहतर संरचनात्मक डिजाइन की विशेषताओं के कारण लिथियम-आयन बैटरी पर एक फायदा है। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती रहती है, ठोस-राज्य बैटरी की लागत धीरे-धीरे कम होने की उम्मीद है, और वे अंततः अधिक अनुप्रयोगों में लिथियम-आयन बैटरी को बदल सकते हैं, हमारे जीवन के लिए सुरक्षित ऊर्जा समाधान प्रदान करते हैं।  

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