पृष्ठभूमि

उनकी उच्च प्रतिवर्ती क्षमता और चक्र स्थिरता के कारण 1990 के दशक से लिथियम-आयन बैटरियों का व्यापक रूप से रिचार्जेबल बैटरी के रूप में उपयोग किया जाता रहा है। लिथियम की कीमत में पर्याप्त वृद्धि और लिथियम और लिथियम-आयन बैटरी के अन्य बुनियादी घटकों की बढ़ती मांग के साथ, लिथियम बैटरी के लिए अपस्ट्रीम कच्चे माल की बढ़ती कमी हमें मौजूदा प्रचुर तत्वों के आधार पर नए और सस्ते इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम का पता लगाने के लिए मजबूर कर रही है। . कम लागत वाली सोडियम-आयन बैटरियां सबसे अच्छा विकल्प हैं। सोडियम-आयन बैटरी की खोज लगभग लिथियम-आयन बैटरी के साथ ही की गई थी, लेकिन इसकी बड़ी आयन त्रिज्या और कम क्षमता के कारण, लोग लिथियम बिजली का अध्ययन करने के लिए अधिक इच्छुक हैं, और सोडियम-आयन बैटरी पर शोध लगभग रुक गया है। हाल के वर्षों में इलेक्ट्रिक वाहनों और ऊर्जा भंडारण उद्योग की तीव्र वृद्धि के साथ, सोडियम-आयन बैटरी, जिसे लिथियम-आयन बैटरी के साथ ही प्रस्तावित किया गया है, ने फिर से लोगों को आकर्षित किया है'का ध्यान.

तत्वों की आवर्त सारणी में लिथियम, सोडियम और पोटेशियम सभी क्षार धातुएँ हैं। उनके पास समान भौतिक और रासायनिक गुण हैं और सैद्धांतिक रूप से उन्हें द्वितीयक बैटरी सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है। सोडियम संसाधन बहुत समृद्ध हैं, पृथ्वी की पपड़ी में व्यापक रूप से वितरित हैं और निकालने में आसान हैं। बैटरी के क्षेत्र में लिथियम के विकल्प के रूप में सोडियम पर अधिक ध्यान दिया जाने लगा है। बैटरीउत्पादकsसंघर्षसोडियम-आयन बैटरी का प्रौद्योगिकी मार्ग लॉन्च करने के लिए।नई ऊर्जा भंडारण के विकास में तेजी लाने पर मार्गदर्शन राय, 14वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान ऊर्जा क्षेत्र में वैज्ञानिक और तकनीकी नवाचार योजना, और14वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान नई ऊर्जा भंडारण के विकास के लिए कार्यान्वयन योजनाराष्ट्रीय विकास और सुधार आयोग और राष्ट्रीय ऊर्जा प्रशासन द्वारा जारी किए गए निर्देशों में सोडियम-आयन बैटरी जैसी उच्च प्रदर्शन वाली ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों की एक नई पीढ़ी विकसित करने का उल्लेख किया गया है। उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय (एमआईआईटी) ने भी नई ऊर्जा उद्योग के विकास के लिए नई बैटरियों, जैसे सोडियम-आयन बैटरी, को गिट्टी के रूप में बढ़ावा दिया है। सोडियम-आयन बैटरियों के लिए उद्योग मानक भी काम में हैं। यह उम्मीद की जाती है कि जैसे-जैसे उद्योग निवेश बढ़ाता है, प्रौद्योगिकी परिपक्व होती जाती है और औद्योगिक श्रृंखला में धीरे-धीरे सुधार होता है, उच्च लागत प्रदर्शन वाली सोडियम-आयन बैटरी लिथियम-आयन बैटरी बाजार के हिस्से पर कब्जा करने की उम्मीद करती है।

सोडियम-आयन बैटरी बनाम लिथियम-आयन बैटरी

• सोडियम-आयन बैटरी के कार्बन नकारात्मक इलेक्ट्रोड में ग्रेफाइट की तुलना में कम लागत और बड़ा संशोधन स्थान होता है।
• एल्यूमीनियम फ़ॉइल का उपयोग सोडियम-आयन बैटरियों के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए करंट कलेक्टर के रूप में किया जा सकता है। लिथियम-आयन बैटरियों में कम नकारात्मक क्षमता होती है और तांबे की पन्नी का उपयोग करना चाहिए जो संक्षारित न हो। दूसरी ओर, सोडियम-आयन बैटरियों में उच्च नकारात्मक क्षमता होती है, इसलिए वे सोडियम के साथ मिश्रित नहीं होती हैं। तांबे की पन्नी की तुलना में एल्यूमीनियम पन्नी का वजन और लागत कम होती है।
• इलेक्ट्रोलाइट में, Na की घुलनशीलता⁺ ली की तुलना में लगभग 30% कम है⁺. विघटन दर अधिक है, और इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस पर चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध छोटा है, जो बेहतर इलेक्ट्रोड गतिशीलता प्रदान करता है। इसलिए, सोडियम-आयन चार्ज की डिस्चार्ज दर उच्च तापमान और कम तापमान पर अधिक होती है, और कम तापमान का प्रदर्शन उत्कृष्ट होता है, और इसे जल्दी से चार्ज किया जा सकता है।
• सोडियम-आयन बैटरियों में सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का व्यापक विकल्प होता है। आवर्त सारणी की पहली पंक्ति में लगभग सभी संक्रमण धातु तत्वों का उपयोग सोडियम-आयन बैटरी में किया जा सकता है। यह Na के बीच बड़े आकार के अंतर के कारण है⁺ (त्रिज्या 0.102nm) और संक्रमण धातु आयन (त्रिज्या 0.05-0.07nm), जो उनके पृथक्करण के लिए अनुकूल है।
• सोडियम-आयन बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में अधिक होता है। शॉर्ट सर्किट के मामले में, तात्कालिक गर्मी कम होती है, तापमान में वृद्धि धीमी होती है और थर्मल रनवे तापमान लिथियम बैटरी की तुलना में अधिक होता है, इसलिए सोडियम-आयन बैटरी अधिक सुरक्षित होती है।
• सोडियम-आयन की बड़ी त्रिज्या इलेक्ट्रोड सामग्री से हटाए जाने पर सामग्री के टूटने का कारण बन सकती है, जिससे बैटरी के समग्र गतिज प्रदर्शन और इलेक्ट्रोड की अखंडता प्रभावित होती है।
• सोडियम में बहुत अधिक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (लिथियम से 0.33V अधिक) होती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा घनत्व कम होता है और बिजली क्षेत्र में लिथियम-आयन बैटरी के साथ प्रतिस्पर्धा करना मुश्किल हो जाता है।

नवीनतम अनुसंधान प्रगति

हाल के वर्षों में, सोडियम-आयन बैटरियों पर शोध में सोडियम-आयन बैटरियों के लिए उन्नत कोबाल्ट-मुक्त कैथोड सामग्री, सोडियम-आयन बैटरियों के सकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए कम लागत वाले पॉलीएनियोनिक सल्फेट, सोडियम के सकारात्मक इलेक्ट्रोड में उपयोग किए जाने वाले नैनो-पीबी यौगिक शामिल हैं। -आयन बैटरी, संभावित व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए सोडियम-आयन बैटरी के लिए कार्बनिक एनोड सामग्री पर बुनियादी अनुसंधान, सोडियम-आयन बैटरी के लिए एनोड सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले टिन-आधारित धातु ऑक्साइड और सल्फाइड, उन्नत कार्बन सामग्री की नैनोइंजीनियरिंग सोडियम-आयन बैटरियों में, और सोडियम-आयन बैटरियों के अध्ययन में उन्नत सीटू लक्षण वर्णन का अनुप्रयोग। सामान्य तौर पर, यह अभी भी संशोधन साधनों के अनुकूलन, तैयारी के तरीकों में सुधार और सोडियम-आयन बैटरियों की समग्र प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार के लिए सोडियम भंडारण तंत्र की खोज के पहलुओं से उच्च प्रदर्शन सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री प्राप्त करने के लिए एक अनुसंधान हॉटस्पॉट है।