साइंस मेड सिंपल: लिथियम-आयन बैटरियां कैसे काम करती हैं?

 लिथियम-आयन बैटरियां आधुनिक उपकरणों को शक्ति देने में महत्वपूर्ण हैं, जो ऊर्जा को कुशलतापूर्वक संग्रहित करने के लिए इलेक्ट्रोड के पार जाने वाले लिथियम आयनों का उपयोग करती हैं। उन्हें उनके लंबे समय तक चलने वाले चार्ज और न्यूनतम रखरखाव के लिए पसंद किया जाता है, हालांकि संभावित सुरक्षा और पर्यावरणीय चुनौतियों के कारण उन्हें सावधानीपूर्वक प्रबंधित किया जाना चाहिए।

लिथियम-आयन बैटरियां हर दिन लाखों लोगों के जीवन को ऊर्जा प्रदान करती हैं। लैपटॉप और सेल फोन से लेकर हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक कारों तक, यह तकनीक अपने हल्के वजन, उच्च ऊर्जा घनत्व और रिचार्ज करने की क्षमता के कारण लोकप्रियता में बढ़ रही है।

तो यह कैसे काम करता है?

यह एनीमेशन आपको इस प्रक्रिया से परिचित कराता है।

मूल बातें

एक बैटरी एक एनोड, कैथोड, विभाजक, इलेक्ट्रोलाइट और दो वर्तमान संग्राहकों (सकारात्मक और नकारात्मक) से बनी होती है। एनोड और कैथोड लिथियम को संग्रहीत करते हैं। इलेक्ट्रोलाइट विभाजक के माध्यम से सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए लिथियम आयनों को एनोड से कैथोड तक और इसके विपरीत ले जाता है। लिथियम आयनों की गति एनोड में मुक्त इलेक्ट्रॉन बनाती है जो सकारात्मक वर्तमान कलेक्टर पर चार्ज बनाता है। विद्युत धारा तब धारा संग्राहक से संचालित होने वाले उपकरण (सेल फोन, कंप्यूटर, आदि) के माध्यम से नकारात्मक धारा संग्राहक में प्रवाहित होती है। विभाजक बैटरी के अंदर इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को अवरुद्ध करता है।

चार्ज/डिस्चार्ज

जबकि बैटरी डिस्चार्ज हो रही है और विद्युत प्रवाह प्रदान कर रही है, एनोड लिथियम आयनों को कैथोड में छोड़ता है, जिससे एक तरफ से दूसरी तरफ इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह उत्पन्न होता है। डिवाइस में प्लग इन करते समय, विपरीत होता है: लिथियम आयन कैथोड द्वारा छोड़े जाते हैं और एनोड द्वारा प्राप्त किए जाते हैं।

ऊर्जा घनत्व बनाम शक्ति घनत्व

बैटरियों से जुड़ी दो सबसे आम अवधारणाएँ ऊर्जा घनत्व और शक्ति घनत्व हैं। ऊर्जा घनत्व को वाट-घंटे प्रति किलोग्राम (Wh/kg) में मापा जाता है और यह ऊर्जा की वह मात्रा है जो बैटरी अपने द्रव्यमान के संबंध में संग्रहीत कर सकती है। बिजली घनत्व को वाट प्रति किलोग्राम (डब्ल्यू/किग्रा) में मापा जाता है और यह बिजली की वह मात्रा है जो बैटरी द्वारा उसके द्रव्यमान के संबंध में उत्पन्न की जा सकती है। एक स्पष्ट तस्वीर खींचने के लिए, एक पूल को खाली करने के बारे में सोचें। ऊर्जा घनत्व पूल के आकार के समान है, जबकि ऊर्जा घनत्व पूल को जितनी जल्दी हो सके खाली करने के बराबर है।

ऊर्जा विभाग का वाहन प्रौद्योगिकी कार्यालय (वीटीओ) लागत कम करते हुए, और स्वीकार्य बिजली घनत्व बनाए रखते हुए बैटरियों की ऊर्जा घनत्व बढ़ाने पर काम करता है। वीटीओ की बैटरी से संबंधित परियोजनाओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया वाहन टेक्नोलॉजीज कार्यालय की वेबसाइट पर जाएं ।