चीन में पहले से ही इस्तेमाल हो रही एक व्यावसायिक सोडियम-आयन बैटरी टेस्ला जैसी स्थिति की ओर बढ़ रही है, जिससे लिथियम-आयन के लागत लाभ पर नया दबाव पड़ रहा है।
हिना के सेल्स का परीक्षण करने वाले शोधकर्ताओं ने एक बड़े सैंपल में लगातार आउटपुट, उच्च पावर क्षमता और टेस्ला बैटरियों में इस्तेमाल किए गए प्रमुख डिज़ाइनों से मिलती-जुलती डिज़ाइन पाई। कम लागत वाली सोडियम बैटरी को अभी भी कुछ सुधारों की ज़रूरत है, खासकर ठंड के मौसम में चार्जिंग को लेकर, लेकिन यह इलेक्ट्रिक वाहनों, ग्रिड स्टोरेज और उन वाणिज्यिक वाहनों के लिए एक सस्ता विकल्प है जिन्हें अधिकतम ड्राइविंग रेंज की आवश्यकता नहीं होती है।
ऑटोमोबाइल निर्माताओं के लिए, आपूर्ति श्रृंखला का पहलू प्रदर्शन परिणाम जितना ही महत्वपूर्ण हो सकता है। सोडियम व्यापक रूप से उपलब्ध है और लिथियम की तुलना में इसे प्राप्त करना सस्ता है, जिससे बैटरी निर्माताओं को लिथियम-आयन उत्पादन में आने वाली कीमतों में उतार-चढ़ाव और आपूर्ति संबंधी बाधाओं से बचने में मदद मिल सकती है।
यह टेस्ला के प्रदर्शन के कितना करीब है?
हीना कोशिका इसलिए खास थी क्योंकि शोधकर्ताओं ने सिर्फ एक प्रभावशाली नमूने का परीक्षण करके वहीं रुकने का फैसला नहीं किया। उन्होंने प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके 120 कोशिकाओं का मापन किया और पूरे समूह में मजबूत एकरूपता पाई।
यह स्थिरता वास्तविक दुनिया के उत्पादन के लिए उपयोगी संकेत है। एक सेल जिसका प्रदर्शन चरम पर है, उसका मूल्य कम हो जाता है यदि कारखाने उसे बार-बार नहीं बना सकते, विशेष रूप से वाहनों या ग्रिड प्रणालियों में जहां बड़े समूह पूर्वानुमानित व्यवहार पर निर्भर करते हैं।
टीम ने माइनस 20 डिग्री सेल्सियस से 45 डिग्री सेल्सियस तक के विभिन्न करंट और तापमान पर सेल का परीक्षण किया, फिर एक्स-रे और चीर-फाड़ करके आंतरिक संरचना का अध्ययन किया। इसका परिणाम यह हुआ कि इस श्रेणी के शुरुआती उत्पादों में से एक के लिए असाधारण रूप से बेहतरीन पावर प्रदर्शन वाला एक व्यावसायिक सोडियम सेल तैयार हुआ।
सोडियम की वजह से लागत की गणना में बदलाव क्यों आता है?
इस विश्लेषण से सेल के भीतर लागत कम करने के एक अन्य उपाय का पता चलता है। इसके कैथोड मिश्रण में सोडियम, तांबा, निकेल, लोहा और मैंगनीज शामिल हैं, जिसमें तांबे का उपयोग इस तरह से किया गया है जिससे निकेल और कोबाल्ट जैसी महंगी धातुओं पर निर्भरता कम हो सकती है।
इस सेल में टैबलेस डबल-एल्यूमीनियम संरचना का उपयोग किया गया है। सोडियम, लिथियम की तरह एल्यूमीनियम के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, जिससे निर्माता एनोड करंट कलेक्टर के लिए तांबे पर निर्भर रहने के बजाय सेल के दोनों तरफ एल्यूमीनियम फॉयल का उपयोग कर सकते हैं।
यह संरचनात्मक विकल्प सस्ते एल्यूमीनियम के आसपास करंट-कलेक्टर सेटअप को सरल बनाकर सामग्री लागत से कहीं अधिक लागत कम कर सकता है। यदि सोडियम-आयन सेल महंगे धातुओं पर बहुत अधिक निर्भर किए बिना लगातार बेहतर होते रहते हैं, तो वे लागत के प्रति संवेदनशील बाजारों में लिथियम-आयन बैटरी के लिए एक गंभीर चुनौती बन सकते हैं।
आगे क्या सुधार करने की आवश्यकता है?
सबसे बड़ी कमजोरी अभी भी ठंडे मौसम में चार्जिंग है। शोधकर्ताओं ने पाया कि कम तापमान पर चार्जिंग एक समस्या बनी हुई है, जिसका अर्थ है कि इन सेल को 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे बार-बार चार्जिंग करने के लिए सावधानीपूर्वक थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होगी।
ऊर्जा घनत्व एक और महत्वपूर्ण पहलू है। आज के सोडियम-आयन सेल आमतौर पर लंबी दूरी की इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सर्वश्रेष्ठ लिथियम-आयन बैटरी का मुकाबला नहीं कर सकते हैं, इसलिए टेस्ला का मूल लाभ उन वाहनों में बरकरार रहता है जो अधिकतम ड्राइविंग रेंज को ध्यान में रखकर बनाए गए हैं।
लेकिन संभावनाएं वास्तविक हैं। यदि हिना और अन्य बैटरी निर्माता कोल्ड चार्जिंग में सुधार करते हैं, हार्ड-कार्बन एनोड को परिष्कृत करते हैं और इलेक्ट्रोलाइट रसायन को आगे बढ़ाते हैं, तो सोडियम-आयन बैटरी ग्रिड स्टोरेज, कम दूरी की इलेक्ट्रिक वाहनों और वाणिज्यिक वाहनों में एक बड़ी भूमिका निभा सकती हैं, जहां लिथियम के फायदे उसकी अधिक कीमत के लायक नहीं हो सकते हैं।