سالڈ اسٹیٹ بیٹریاں کیا ہیں؟

اس سال مئی کے اوائل میں، بہت سے میڈیا آؤٹ لیٹس 6 بلین سالڈ اسٹیٹ بیٹری پراجیکٹ کو بڑھاوا دے رہے ہیں۔

اس کے بعد، کچھ سالڈ اسٹیٹ بیٹری کمپنیوں نے اعلان کیا ہے کہ وہ 2027 میں آل سالڈ اسٹیٹ بیٹریوں کو صنعتی بنائیں گی۔ مختلف پریس کانفرنسوں کے بعد یہ اعلان کیا گیا کہ توانائی کی کثافت اور سائیکل کی کارکردگی کتنی زیادہ ہوسکتی ہے۔ ایک خاص کمپنی کے ایک سیل کی توانائی کی کثافت کو اکثر سن سکتا ہے 700+Wh/kg۔

تو، ایک سالڈ سٹیٹ بیٹری بالکل کیا ہے؟ مارکیٹ اب کس سطح پر پہنچ چکی ہے؟ اپنے ارد گرد بہت سے دوستوں سے بات چیت کرنے کے بعد، میں نے محسوس کیا کہ پہلا تصور جو سولڈ سٹیٹ بیٹریوں کے ساتھ الجھنا آسان ہے وہ نیم ٹھوس اور مکمل ٹھوس ہے۔

یہ کہا جا سکتا ہے کہ مارکیٹ میں اس وقت گردش کرنے والی تقریباً تمام نام نہاد سالڈ سٹیٹ بیٹریاں نیم ٹھوس سٹیٹ بیٹریاں ہیں، یعنی ٹھوس مائع مرکب۔ تاہم، بہت سی سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کو جدا کرنے کے بعد، یہ پتہ چلا کہ نام نہاد ٹھوس مائع مرکب دراصل دیکھنا مشکل ہے، اور یہ تقریباً مائع بیٹریوں کی حالت کے برابر ہے۔ یہاں تک کہ کچھ مخصوص خصوصیات کے ذریعے بھی، سراگ تلاش کرنا مشکل ہے۔

دو نمائندہ چینی کمپنیاں ہیں: Qingtao اور Weilan. Qingtao کا بنیادی نظام لتیم آئرن فاسفیٹ ہے (یقیناً ان کا ایک ٹرنری سسٹم بھی ہے)، اور ویلان کی نمائندگی ٹرنری سے ہوتی ہے (یقیناً ان میں آئرن لیتھیم بھی ہوتا ہے)۔ سابقہ ​​بنیادی طور پر سیرامک ​​کوٹنگ ٹیکنالوجی ہے، اور بعد میں ان سیٹو کیورنگ ٹیکنالوجی کے طور پر مشتہر کی جاتی ہے (جس میں تشہیر پر زور دیا جاتا ہے)۔ کہا جاتا ہے کہ Qingtao میں اس وقت 380Wh/kg سیل گردش میں ہیں، اور Weilan فی الحال 110Ah کی گنجائش کے ساتھ 350Wh/kg سیل فروخت کر رہا ہے۔

آل سالڈ اسٹیٹ بیٹریوں کا کیا ہوگا؟ آل سالڈ سٹیٹ بیٹریاں بنیادی طور پر آکسائیڈز، پولیمر اور سلفائیڈز میں تقسیم ہوتی ہیں (یقیناً، ہالائیڈز بھی ہوتے ہیں)۔ مجموعی طور پر سرکردہ کمپنیوں کی موجودہ ترقی کی حالت کو دیکھتے ہوئے، ٹیکنالوجی کا پورا راستہ سلفائیڈ ہے۔ نام نہاد سلفائیڈ سالڈ سٹیٹ بیٹری دراصل الیکٹرولائٹس اور بائنڈر کنڈکٹیو ایجنٹوں کے ساتھ مثبت اور منفی الیکٹروڈ مواد کا ایک مرکب ہے جو مثبت الیکٹروڈ بناتا ہے (یقیناً خشک اور گیلے طریقے ہیں)، اور پھر الیکٹرولائٹ اور تھوڑی مقدار میں بائنڈر کو ایک فلم بنانے کے لئے ملایا جاتا ہے (یقینا خشک اور گیلے طریقے ہیں)۔ اگر یہ گیلا طریقہ ہے تو، سلفائیڈ سسٹم سالوینٹ سسٹم کے لیے بہت حساس ہے، اور یقیناً ایک خاص بائنڈر کی ضرورت ہے۔ آخر میں، مثبت اور منفی الیکٹروڈز اور الیکٹرولائٹ جھلی ایک تہہ در تہہ اسٹیک ہوتے ہیں تاکہ ایک آل سالڈ سٹیٹ بیٹری سیل بنایا جا سکے۔ ان میں سے ہر ایک عمل میں ایک خلا ہوتا ہے جو آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کی صنعت کاری کو روکتا ہے۔

دوسری چیز جس سے الجھنا آسان ہے وہ ہے سالڈ سٹیٹ بیٹری=ہائی سیفٹی اور اعلی توانائی کی کثافت

یہ صنعت سے وابستہ افراد سمیت زیادہ تر لوگوں کی ایک بڑی غلط فہمی ہے۔ وہ سوچتے ہیں کہ تمام ٹھوس ریاست کی بیٹریوں میں توانائی کی کثافت زیادہ ہوتی ہے۔ انڈسٹری سے باہر کے بہت سے لوگ اکثر اپنی امیدیں آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں پر لگاتے ہیں، اکثر یہ کہتے ہیں کہ "جب آل سالڈ سٹیٹ بیٹریاں باہر آئیں گی تو کوئی مائع نہیں ہوگا"۔ درحقیقت ایسا نہیں ہے۔ اس منطق کو سمجھنے کے لیے، ہمیں سب سے پہلے توانائی کی کثافت کے تصور سے شروع کرنا چاہیے: توانائی کی کثافت=توانائی/وزن، اور توانائی کا تعین خود مادی سے ہوتا ہے، اس لیے بیٹری سیل کی توانائی کی کثافت کا تعین مادی نظام کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ بیٹری کی.

آئرن لیتھیم بیٹریاں فی الحال 180Wh/kg ہیں۔ چونکہ ٹرنری بیٹریاں بہت سے سسٹمز میں تقسیم ہوتی ہیں، اس لیے ان کی توانائی کی کثافت بنیادی طور پر 240-360 یا حتیٰ کہ 380Wh/kg کی حد میں ہوتی ہے (285Wh/kg سے زیادہ کے لیے سلکان پر مبنی مواد کی ضرورت ہوتی ہے)۔ بلاشبہ، لتیم کوبالٹ آکسائیڈ سسٹم بنیادی طور پر 200 سے زیادہ توانائی کی کثافت پر مشتمل ہے۔ اب مارکیٹ میں توانائی کی کثافت کا بہت سے پروپیگنڈا 450، 500، 600 یا اس سے بھی 700Wh/kg یا اس سے زیادہ تک پہنچ گیا ہے۔ بنیادی طور پر، منفی الیکٹروڈ مواد لتیم دھات ہے یا کوئی منفی الیکٹروڈ نہیں ہے. یہ توانائی کی کثافت کی مجموعی حالت ہے۔ تمام ٹھوس اسٹیٹ بیٹریوں کے مثبت اور منفی الیکٹروڈ مواد کو مائع خام مال سے الگ نہیں کیا گیا ہے۔ لہٰذا، آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کی توانائی کی کثافت مائع بیٹریوں سے زیادہ نہیں ہوگی۔

جس اعلیٰ قدر کے بارے میں ہر کوئی بات کرتا ہے وہ دراصل اس توقع پر مبنی ہے کہ آل سالڈ سٹیٹ بیٹریاں حفاظتی مسئلہ کو حل کرنے کے بعد بیٹری سیل کی اعلی توانائی کی کثافت حاصل کرنے کے لیے لیتھیم میٹل منفی الیکٹروڈ کا استعمال کر سکتی ہیں، لیکن یہ مشکل حل کرنے سے کم نہیں ہے۔ مائع لتیم دھاتی بیٹریاں کی حفاظت کا مسئلہ لہذا، یہ کہنا ناقابل قبول ہے کہ سالڈ اسٹیٹ بیٹریوں کی توانائی کی کثافت کم ہے۔ اس کے برعکس، حقیقی ترقی کی حیثیت سے، تمام ٹھوس ریاست بیٹریوں کی توانائی کی کثافت کم ہوگی۔ پہلا ہائی انرجی سسٹم میٹریل کے استعمال سے آتا ہے، دوسرا فعال مواد کے تناسب سے آتا ہے، تیسرا الیکٹرولائٹ جھلی کی موٹائی سے آتا ہے، اور چوتھا اس مسئلے سے آتا ہے جس کی ہر کوئی ادائیگی نہیں کر رہا ہوتا ہے۔ اس وقت بہت زیادہ توجہ. آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کے آپریشن کے لیے ہائی پریشر کلیمپ کی ضرورت ہوتی ہے۔ کلیمپ حقیقی استعمال کے دوران برقی آلات کے وزن میں اضافہ کرے گا، اس طرح بیٹری سیل کی توانائی کی کثافت کا فائدہ ایک خاص حد تک کم ہو جائے گا۔

مجموعی طور پر، آل سالڈ اسٹیٹ بیٹریوں نے حفاظت کو بہت بہتر بنایا ہے (حقیقی ٹیسٹ موجود ہیں)، لیکن سوفٹ پیک پیکیجنگ میٹریل کے ساتھ سلفائیڈ سالڈ اسٹیٹ بیٹری کے طور پر، سلفائیڈ خود ایک ایسا مواد ہے جس میں حفاظتی خطرات ہیں۔ دوم، آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کی حفاظت میں بہتری بھی محدود ہے۔ یہ فطری طور پر محفوظ نہیں ہے۔ ایک خاص حد تک، یہ اب بھی بیٹری کے تھرمل رن وے کو متحرک کر سکتا ہے۔

مندرجہ بالا موجودہ سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کے بارے میں کچھ نسبتاً میکروسکوپک تفہیم ہے، بشمول آل سالڈ سٹیٹ اور نیم سالڈ سٹیٹ۔ بلاشبہ، طویل مدت میں، تمام ٹھوس ریاست اب بھی پر امید ہے۔ موجودہ صورتحال سے، ہائی انرجی مائع بیٹریوں کے حفاظتی مسائل کو حل کرنے میں مشکل ضروری نہیں کہ ہائی سیفٹی آل سالڈ سٹیٹ بیٹریوں کی نئی نسل تیار کرنے کی مشکل سے کم ہو۔ مجھے یقین ہے کہ اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم صنعتی زنجیروں کی مشترکہ کوششوں سے ہم جمود کو توڑ سکتے ہیں اور انقلاب کا ادراک کر سکتے ہیں۔

نوٹ: اس سائٹ پر دوبارہ شائع ہونے والے زیادہ تر مضامین انٹرنیٹ سے جمع کیے گئے ہیں۔ مضامین کا کاپی رائٹ اصل مصنف اور اصل ماخذ کا ہے۔ مضمون میں خیالات صرف اشتراک اور رابطے کے لیے ہیں۔ اگر کاپی رائٹ کا کوئی مسئلہ ہے تو براہ کرم مجھے بتائیں اور میں اسے بروقت نمٹا دوں گا۔