हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए स्टार्ट-स्टॉप बैटरियां

हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए स्टार्ट-स्टॉप बैटरियां

माइल्ड हाइब्रिड वाहनों और स्टार्ट-स्टॉप बैटरियों का अवलोकन

ऑटोमोटिव बाजार, जो लगातार बिक्री में वृद्धि का अनुभव कर रहा था, 2009 के बाद अचानक सिकुड़ गया। इलेक्ट्रिक वाहनों का उत्पादन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों और शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों के "हरित" क्षेत्र पर तेजी से केंद्रित होने लगा। पारंपरिक स्टार्टर-लाइटिंग-इग्निशन (एसएलआई) बैटरियों का उपयोग करके स्टार्ट-स्टॉप सिस्टम स्थापित करने के लिए असाधारण रूप से उच्च चार्ज स्वीकृति और ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता होती है, जबकि मानक एसएलआई बैटरियों की तुलना में बेहतर स्टार्टिंग प्रदर्शन प्रदान करता है। यह दृष्टिकोण सीओ₂ उत्सर्जन को कम करता है, फिर भी ऐसी प्रणालियाँ सरकारी उत्सर्जन लक्ष्यों को पूरा करने में पीछे रह जाती हैं। स्वीकार्य लागत स्तर तक पहुँचने के लिए, इंजन से बैटरी में अधिक कार्यों को स्थानांतरित किया जा रहा है। यह मूल रूप से ऐसी बैटरियों की मांग करता है जो अधिक शक्ति और ऊर्जा उत्पादन को विश्वसनीय रूप से प्रदान करने में सक्षम हों

लेड-एसिड बैटरियों की मज़बूत बाज़ार स्थिति को बनाए रखने और बढ़ाने के लिए, बेहतर ऊर्जा, शक्ति और लंबी उम्र वाली नई बैटरियों की ज़रूरत है। एसएलआई बैटरियों के प्रतिस्थापन का चलन लगातार बढ़ रहा है, जबकि स्टार्ट-स्टॉप सिस्टम से लैस वाहनों को सीओ 2 उत्सर्जन में 3%-8% की अतिरिक्त कमी का लाभ मिलता है। "माइल्ड हाइब्रिड" और "फुल हाइब्रिड" इलेक्ट्रिक वाहन ज़्यादा सीओ 2 कटौती (15%-40%) हासिल करते हैं। प्लग-इन या "फुल हाइब्रिड" इलेक्ट्रिक वाहन पर्यावरण के लिए ज़्यादा अनुकूल होते हैं। अनुमान बताते हैं कि सीओ 2 उत्सर्जन को 10%-20% तक कम करने में सक्षम "माइल्ड हाइब्रिड" इलेक्ट्रिक वाहनों की बिक्री 2020-2025 तक बढ़ती रहेगी। इसके विपरीत, "फुल हाइब्रिड" या प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन निकल-मेटल हाइड्राइड और लिथियम-आयन बैटरियों का इस्तेमाल करेंगे। माइल्ड हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन अभी भी मुख्य रूप से लेड-एसिड बैटरियों पर निर्भर हैं। यह उच्च-प्रदर्शन वाली लेड-एसिड बैटरियों के लिए एक दुर्लभ और महत्वपूर्ण व्यावसायिक अवसर प्रस्तुत करता है। अगले 30 वर्षों में, उन्नत लेड-एसिड बैटरियां इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए प्राथमिक ऊर्जा स्रोत बन पाएंगी या नहीं, यह उनकी लंबी उम्र और उच्च प्रदर्शन देने की क्षमता पर निर्भर करता है।

एडवांस्ड लेड-एसिड बैटरी एलायंस की कई बैठकों में लेड-एसिड बैटरियों पर चर्चा हुई है। पिछले एक दशक में, कम जीवनकाल और विफलता तंत्र के कारणों के साथ-साथ इस समस्या के समाधान के प्रभावी औद्योगिक समाधान भी सामने आए हैं। सबसे महत्वपूर्ण उपाय है एचआरपीएसओसी स्थितियों से प्रेरित सल्फेशन को रोकने के लिए एनोड में कार्बन एडिटिव्स मिलाना। फुरुकावा और ईस्ट पेन से कार्बन-आधारित उच्च-क्षमता वाले नेगेटिव इलेक्ट्रोड प्लेटों वाली सुपर बैटरियाँ सामने आई हैं। एशिया, यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका के निर्माताओं ने नेगेटिव इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्रियों में उच्च-सतह-क्षेत्र कार्बन पाउडर को शामिल किया है। हालाँकि यह उपाय जीवनकाल बढ़ाता है, लेकिन अन्य प्रदर्शन मानदंड अपरिवर्तित रहते हैं।

लेड-एसिड बैटरियाँ अपनी सैद्धांतिक सक्रिय पदार्थ क्षमता का केवल 35%-40% ही उपयोग करती हैं, जो उनकी अपेक्षाकृत कम विशिष्ट क्षमता और विशिष्ट शक्ति का मुख्य कारण है। उन्नत लेड-एसिड बैटरियों में, सक्रिय पदार्थ उपयोग में वृद्धि विशिष्ट ऊर्जा और विशिष्ट शक्ति (क/किलोग्राम, W/किलोग्राम) को 2-3 गुना बढ़ाने की महत्वपूर्ण क्षमता प्रदान करती है। यहाँ, एक सफल उदाहरण दिया गया है: विशिष्ट ऊर्जा और शक्ति को बढ़ाने के लिए लाभप्रद ग्रिड का चयन और द्विध्रुवीय डिज़ाइन का अनुप्रयोग।  

द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड और उन्नत ग्रिड के प्रदर्शन पैरामीटर  

उन्नत लेड-एसिड बैटरियों में कार्बन एडिटिव्स मिलाने का अर्थ केवल नेगेटिव इलेक्ट्रोड सक्रिय पदार्थ संरचना में शामिल करने से कहीं आगे जाता है। कार्बन के उन्नत रूप ग्रिड मेटल लेड की जगह ले सकते हैं। उपयुक्त लेड पेस्ट के साथ संयुक्त कार्बन ग्रिड, निकल-मेटल हाइड्राइड और लिथियम-आयन बैटरियों के समान, उल्लेखनीय रूप से बेहतर चक्र स्थिरता और टिकाऊपन प्रदर्शित करते हैं, जैसा कि ऊपर दिए गए चार्ट में दिखाया गया है। 

हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों में प्रयुक्त लेड-एसिड बैटरियाँ समय से पहले ही पुरानी हो जाती हैं। इसके अतिरिक्त, जंग और रखरखाव पर अतिरिक्त लागत आती है। इसका मुख्य कारण उनका ऑपरेटिंग मोड है: बैटरियों का उपयोग फ्लोट चार्ज में नहीं, बल्कि आंशिक रूप से चार्ज अवस्था में, उच्च-दर चार्ज/डिस्चार्ज चक्रों के साथ किया जाता है। इससे नेगेटिव प्लेटों का सल्फेशन होता है, जिससे क्षमता में कमी आती है और जीवनकाल कम होता है। फिर भी, यह निश्चित है कि लेड-एसिड बैटरियों का प्रदर्शन लगातार बेहतर हो रहा है। कई नए डिज़ाइन आधुनिक अनुप्रयोगों की सबसे कठिन आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। आगे के शोध यह सुनिश्चित करेंगे कि लेड-एसिड बैटरियाँ सबसे अधिक बिकने वाला रासायनिक ऊर्जा स्रोत बनी रहें।