ایڈیٹر کا نوٹ: الیکٹرک ٹیکنالوجی سبز زمین کا مستقبل ہے، اور بیٹری ٹیکنالوجی برقی ٹیکنالوجی کی بنیاد ہے اور برقی ٹیکنالوجی کی بڑے پیمانے پر ترقی کو محدود کرنے کی کلید ہے۔ موجودہ مرکزی دھارے کی بیٹری ٹیکنالوجی لیتھیم آئن بیٹریاں ہیں، جن میں توانائی کی کثافت اور اعلی کارکردگی ہے۔ تاہم، لتیم ایک نایاب عنصر ہے جس میں زیادہ قیمت اور محدود وسائل ہیں۔ ایک ہی وقت میں، جیسے جیسے قابل تجدید توانائی کے ذرائع کا استعمال بڑھ رہا ہے، لیتھیم آئن بیٹریوں کی توانائی کی کثافت اب کافی نہیں ہے۔ جواب کیسے دیا جائے؟ میانک جین نے بیٹری کی کچھ ٹیکنالوجیز کا جائزہ لیا ہے جو مستقبل میں استعمال ہو سکتی ہیں۔ اصل مضمون میڈیم پر عنوان کے ساتھ شائع ہوا تھا: بیٹری ٹیکنالوجی کا مستقبل
زمین توانائی سے بھری ہوئی ہے، اور ہم اس توانائی کو حاصل کرنے اور اس کا اچھا استعمال کرنے کے لیے ہر ممکن کوشش کر رہے ہیں۔ اگرچہ ہم نے قابل تجدید توانائی کی منتقلی میں بہتر کام کیا ہے، لیکن ہم نے توانائی کو ذخیرہ کرنے میں زیادہ پیش رفت نہیں کی ہے۔
فی الحال، بیٹری ٹیکنالوجی کا اعلیٰ ترین معیار لتیم آئن بیٹریاں ہے۔ ایسا لگتا ہے کہ اس بیٹری میں بہترین توانائی کی کثافت، اعلی کارکردگی (تقریباً 99%) اور لمبی زندگی ہے۔
تو کیا غلط ہے؟ جیسا کہ ہم جو قابل تجدید توانائی حاصل کرتے ہیں وہ بڑھتا ہی جا رہا ہے، لیتھیم آئن بیٹریوں کی توانائی کی کثافت اب کافی نہیں ہے۔
چونکہ ہم بیچوں میں بیٹریاں بنانا جاری رکھ سکتے ہیں، اس لیے یہ کوئی بڑی بات نہیں لگتی، لیکن مسئلہ یہ ہے کہ لیتھیم نسبتاً نایاب دھات ہے، اس لیے اس کی قیمت کم نہیں ہے۔ اگرچہ بیٹری کی پیداواری لاگت کم ہو رہی ہے لیکن توانائی ذخیرہ کرنے کی ضرورت بھی تیزی سے بڑھ رہی ہے۔
ہم ایک ایسے مقام پر پہنچ گئے ہیں جہاں ایک بار لیتھیم آئن بیٹری تیار ہو جائے تو اس کا توانائی کی صنعت پر بہت بڑا اثر پڑے گا۔
جیواشم ایندھن کی اعلی توانائی کی کثافت ایک حقیقت ہے، اور یہ ایک بہت بڑا اثر انگیز عنصر ہے جو قابل تجدید توانائی پر مکمل انحصار کی طرف منتقلی کو روکتا ہے۔ ہمیں ایسی بیٹریوں کی ضرورت ہے جو ہمارے وزن سے زیادہ توانائی خارج کرتی ہیں۔
لتیم آئن بیٹریاں کیسے کام کرتی ہیں۔
لتیم بیٹریوں کا کام کرنے کا طریقہ کار عام AA یا AAA کیمیائی بیٹریوں سے ملتا جلتا ہے۔ ان کے پاس انوڈ اور کیتھوڈ ٹرمینلز اور درمیان میں ایک الیکٹرولائٹ ہے۔ عام بیٹریوں کے برعکس، لتیم آئن بیٹری میں خارج ہونے والے مادہ کا رد عمل الٹ سکتا ہے، اس لیے بیٹری کو بار بار چارج کیا جا سکتا ہے۔
کیتھوڈ (+ ٹرمینل) لتیم آئرن فاسفیٹ سے بنا ہے، انوڈ (-ٹرمینل) گریفائٹ سے بنا ہے، اور گریفائٹ کاربن سے بنا ہے۔ بجلی صرف الیکٹران کا بہاؤ ہے۔ یہ بیٹریاں اینوڈ اور کیتھوڈ کے درمیان لتیم آئنوں کو منتقل کرکے بجلی پیدا کرتی ہیں۔
جب چارج کیا جاتا ہے، آئن انوڈ میں منتقل ہوتے ہیں، اور جب خارج ہو جاتے ہیں، تو آئن کیتھوڈ کی طرف بھاگتے ہیں۔
آئنوں کی یہ حرکت سرکٹ میں الیکٹرانوں کی حرکت کا سبب بنتی ہے، اس لیے لیتھیم آئن کی حرکت اور الیکٹران کی حرکت کا تعلق ہے۔
سلیکن اینوڈ بیٹری
بی ایم ڈبلیو جیسی کئی بڑی کار کمپنیاں سلیکون اینوڈ بیٹریوں کی تیاری میں سرمایہ کاری کر رہی ہیں۔ عام لیتھیم آئن بیٹریوں کی طرح یہ بیٹریاں بھی لیتھیم اینوڈز کا استعمال کرتی ہیں لیکن کاربن پر مبنی اینوڈس کے بجائے سلکان استعمال کرتی ہیں۔
اینوڈ کے طور پر، سلکان گریفائٹ سے بہتر ہے کیونکہ اسے لتیم کو رکھنے کے لیے 4 کاربن ایٹموں کی ضرورت ہوتی ہے، اور 1 سلکان ایٹم 4 لتیم آئنوں کو پکڑ سکتا ہے۔ یہ ایک بڑا اپ گریڈ ہے … سلکان کو گریفائٹ سے 3 گنا زیادہ مضبوط بنا رہا ہے۔
اس کے باوجود، لتیم کا استعمال اب بھی دو دھاری تلوار ہے۔ یہ مواد اب بھی مہنگا ہے، لیکن پیداواری سہولیات کو سلیکون سیلز میں منتقل کرنا بھی آسان ہے۔ اگر بیٹریاں بالکل مختلف ہیں، تو فیکٹری کو مکمل طور پر دوبارہ ڈیزائن کرنا پڑے گا، جس کی وجہ سے سوئچنگ کی کشش قدرے کم ہو جائے گی۔
سیلیکون اینوڈس کو ریت کا علاج کرکے خالص سلکان پیدا کرنے کے لیے بنایا جاتا ہے، لیکن اس وقت محققین کو سب سے بڑا مسئلہ جس کا سامنا کرنا پڑتا ہے وہ یہ ہے کہ استعمال ہونے پر سلکان اینوڈس پھول جاتے ہیں۔ اس سے بیٹری بہت تیزی سے خراب ہو سکتی ہے۔ بڑے پیمانے پر اینوڈس تیار کرنا بھی مشکل ہے۔
گرافین بیٹری
گرافین کاربن فلیکس کی ایک قسم ہے جو ایک ہی مواد کو پنسل کے طور پر استعمال کرتی ہے، لیکن گریفائٹ کو فلیکس کے ساتھ جوڑنے میں کافی وقت خرچ ہوتا ہے۔ گرافین کو بہت سے استعمال کے معاملات میں اس کی بہترین کارکردگی کے لیے سراہا جاتا ہے، اور بیٹریاں ان میں سے ایک ہیں۔
کچھ کمپنیاں گرافین بیٹریوں پر کام کر رہی ہیں جو منٹوں میں مکمل چارج ہو سکتی ہیں اور لیتھیم آئن بیٹریوں سے 33 گنا زیادہ تیزی سے خارج ہو سکتی ہیں۔ یہ الیکٹرک گاڑیوں کے لیے بہت اہمیت کا حامل ہے۔
فوم بیٹری
اس وقت روایتی بیٹریاں دو جہتی ہیں۔ انہیں یا تو لتیم بیٹری کی طرح اسٹیک کیا جاتا ہے یا عام AA یا لتیم آئن بیٹری کی طرح لپیٹ دیا جاتا ہے۔
فوم بیٹری ایک نیا تصور ہے جس میں 3D جگہ میں برقی چارج کی حرکت شامل ہے۔
یہ 3 جہتی ڈھانچہ چارجنگ کے وقت کو تیز کر سکتا ہے اور توانائی کی کثافت کو بڑھا سکتا ہے، یہ بیٹری کی انتہائی اہم خصوصیات ہیں۔ زیادہ تر دیگر بیٹریوں کے مقابلے میں، فوم بیٹریوں میں کوئی نقصان دہ مائع الیکٹرولائٹس نہیں ہوتے ہیں۔
فوم بیٹریاں مائع الیکٹرولائٹس کے بجائے ٹھوس الیکٹرولائٹس استعمال کرتی ہیں۔ یہ الیکٹرولائٹ نہ صرف لیتھیم آئنوں کو چلاتا ہے بلکہ دیگر الیکٹرانک آلات کو بھی موصل کرتا ہے۔
اینوڈ جو بیٹری کے منفی چارج کو رکھتا ہے جھاگ والے تانبے سے بنا ہوا ہے اور مطلوبہ فعال مواد کے ساتھ لیپت ہے۔
اس کے بعد انوڈ کے ارد گرد ایک ٹھوس الیکٹرولائٹ لگایا جاتا ہے۔
آخر میں، ایک نام نہاد "مثبت پیسٹ" بیٹری کے اندر موجود خلاء کو پُر کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
ایلومینیم آکسائیڈ بیٹری
یہ بیٹریاں کسی بھی بیٹری کی سب سے بڑی توانائی کی کثافت میں سے ایک ہیں۔ اس کی توانائی موجودہ لیتھیم آئن بیٹریوں سے زیادہ طاقتور اور ہلکی ہے۔ کچھ لوگوں کا دعویٰ ہے کہ یہ بیٹریاں 2000 کلومیٹر برقی گاڑیاں فراہم کرسکتی ہیں۔ یہ تصور کیا ہے؟ حوالہ کے لیے، ٹیسلا کی زیادہ سے زیادہ کروز رینج تقریباً 600 کلومیٹر ہے۔
ان بیٹریوں کا مسئلہ یہ ہے کہ انہیں چارج نہیں کیا جا سکتا۔ وہ ایلومینیم ہائیڈرو آکسائیڈ تیار کرتے ہیں اور پانی پر مبنی الیکٹرولائٹ میں ایلومینیم اور آکسیجن کے رد عمل کے ذریعے توانائی جاری کرتے ہیں۔ بیٹریوں کا استعمال ایلومینیم کو اینوڈ کے طور پر استعمال کرتا ہے۔
سوڈیم بیٹری
اس وقت جاپانی سائنسدان ایسی بیٹریاں بنانے پر کام کر رہے ہیں جس میں لیتھیم کے بجائے سوڈیم استعمال کیا جائے۔
یہ خلل ڈالنے والا ہوگا، کیونکہ سوڈیم بیٹریاں نظریاتی طور پر لیتھیم بیٹریوں سے 7 گنا زیادہ کارآمد ہوتی ہیں۔ ایک اور بہت بڑا فائدہ یہ ہے کہ سوڈیم زمین کے ذخائر میں چھٹا امیر ترین عنصر ہے، لیتھیم کے مقابلے میں، جو کہ ایک نایاب عنصر ہے۔
پوسٹ ٹائم: دسمبر-02-2019