नई बैटरी प्रौद्योगिकी निवेश के अवसर

जैसे-जैसे मोबाइल कंप्यूटिंग और ऑल-इलेक्ट्रिक कारों की मांग बढ़ती है, वर्तमान बैटरी तकनीक की सीमाएं एक सड़क प्रस्तुत करती हैं। इतालवी भौतिक विज्ञानी एलेसेंड्रो वोल्टा द्वारा 1790 के दशक में आविष्कार किया गया था, इलेक्ट्रिक बैटरी कई गैजेट्स, उपकरणों और मशीनों का कार्यक्षेत्र रही है।

चूंकि उपभोक्ता उपकरण छोटे हो गए हैं और अधिक महत्वपूर्ण रिचार्ज करने से पहले उनका निर्बाध उपयोग किया जाता है, इसलिए बैटरी का छोटा और अधिक ऊर्जा कुशल होना भी महत्वपूर्ण हो गया है। हालांकि, यह एक तकनीकी बाधा साबित हुई है, जिसे अगर आगे बढ़ा दिया जाए तो यह कल की उच्च तकनीकी अर्थव्यवस्था के लिए एक महत्वपूर्ण और लाभदायक विकास होगा।

बैटरी प्रौद्योगिकी

सभी विद्युत बैटरी कमी और ऑक्सीकरण (रेडॉक्स) की मूलभूत रासायनिक प्रतिक्रिया पर निर्भर करती हैं जो दो अलग-अलग सामग्रियों के बीच हो सकती हैं। इन प्रतिक्रियाओं को एक बंद और सील कंटेनर में रखा जाता है। कैथोड, या सकारात्मक टर्मिनल को एनोड, या नकारात्मक टर्मिनल से कम किया जाता है, जहां ऑक्सीकरण होता है। कैथोड और एनोड को एक इलेक्ट्रोलाइट द्वारा भौतिक रूप से अलग किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों को एक टर्मिनल से दूसरे में आसानी से प्रवाह करने की अनुमति देता है। इलेक्ट्रॉनों का यह प्रवाह एक विद्युत क्षमता का कारण बनता है, जो एक सर्किट पूरा होने पर विद्युत प्रवाह की अनुमति देता है।

डिस्पोजेबल उपभोक्ता बैटरी (प्राथमिक बैटरी के रूप में जानी जाती है), जैसे कि Energizer (ENR) जैसी कंपनियों द्वारा उत्पादित AA- और AAA- आकार की कोशिकाएँ, एक ऐसी तकनीक पर निर्भर करती हैं जो आधुनिक अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल नहीं है। एक के लिए, वे रिचार्जेबल नहीं हैं। ये तथाकथित क्षारीय बैटरी एक मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड और एक जिंक एनोड का उपयोग करते हैं, जो एक पतला पोटेशियम डाइऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइट द्वारा अलग किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट जिंक को एनोड में ऑक्सीकृत करता है जबकि कैथोड में मैंगनीज डाइऑक्साइड, बिजली बनाने के लिए ऑक्सीकृत जिंक आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। धीरे-धीरे, प्रतिक्रिया बायप्रोडक्ट इलेक्ट्रोलाइट में निर्माण करते हैं और ऑक्सीकरण होने के लिए बचा हुआ जस्ता की मात्रा कम हो जाती है। आखिरकार, बैटरी मर जाती है। ये बैटरी आम तौर पर 1.5 वोल्ट बिजली प्रदान करती है और उस राशि को बढ़ाने के लिए इसे सिलसिलेवार तरीके से व्यवस्थित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, श्रृंखला में दो एए बैटरी तीन वोल्ट बिजली प्रदान करती है।

रिचार्जेबल बैटरी (द्वितीयक बैटरी के रूप में जानी जाती है) दो सामग्रियों के बीच कमी ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का उपयोग करते हुए, उसी तरह से काम करती है, लेकिन वे प्रतिक्रिया को रिवर्स में प्रवाह करने की अनुमति देती हैं। आज बाजार में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली रिचार्जेबल बैटरी लिथियम-आयन (LiOn) हैं, हालांकि विभिन्न अन्य तकनीकों को भी एक कामचलाऊ रिचार्जेबल बैटरी की खोज में आज़माया गया, जिसमें निकल-मेटल हाइड्राइड (NiMH) और निकल-कैडमियम (NiCd) शामिल हैं।

NiCd बड़े पैमाने पर बाजार में उपयोग के लिए पहली व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रिचार्जेबल बैटरी थे, लेकिन केवल सीमित संख्या में रिचार्ज करने में सक्षम थे। NiMH ने NiCd बैटरियों को बदल दिया और उन्हें अधिक बार चार्ज किया जा सका। दुर्भाग्य से, उनके पास बहुत कम शैल्फ जीवन था, इसलिए यदि वे उत्पादन किए जाने के तुरंत बाद उपयोग नहीं किए गए थे, तो वे अप्रभावी हो सकते हैं। LiOn बैटरियों ने एक छोटे कंटेनर में आकर, एक लंबी शैल्फ लाइफ और कई शुल्कों की अनुमति देकर इन समस्याओं को हल किया। लेकिन, मोबाइल उपकरणों और लैपटॉप कंप्यूटर जैसे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में LiOn बैटरी का सबसे अधिक उपयोग नहीं किया जाता है। ये बैटरी डिस्पोजेबल क्षारीय बैटरी की तुलना में बहुत अधिक महंगी हैं और आमतौर पर एए, एएए, सी, डी आदि के पारंपरिक आकारों में नहीं आती हैं (यह भी देखें: लिथियम आयन बैटरी स्टॉक ।)

अंतिम प्रकार की रिचार्जेबल बैटरी जो कि ज्यादातर लोग तरल लीड-एसिड बैटरी से परिचित हैं, आमतौर पर कार बैटरी के रूप में उपयोग की जाती हैं। ये बैटरियां बहुत अधिक शक्ति प्रदान कर सकती हैं (जैसे कि कार शुरू करते समय ठंड), लेकिन इसमें सीसा और सल्फ्यूरिक एसिड सहित खतरनाक पदार्थ होते हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट के रूप में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार की बैटरियों को देखभाल के साथ निपटाया जाना चाहिए ताकि पर्यावरण को प्रदूषित न किया जाए या उन्हें संभालने वालों को शारीरिक नुकसान न हो।

वर्तमान बैटरी तकनीक का लक्ष्य एक ऐसी बैटरी बनाना है जो LiOn बैटरी के प्रदर्शन पर मैच या सुधार कर सकती है, लेकिन इसके उत्पादन से जुड़ी भारी लागत के बिना। लिथियम आयन परिवार के भीतर, कीमत को कम करते हुए बैटरी की प्रभावशीलता को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त सामग्री जोड़ने पर ध्यान केंद्रित किया गया है। उदाहरण के लिए, लिथियम-कोबाल्ट (LiCoO2) व्यवस्था अब कई सेल फोन, लैपटॉप, डिजिटल कैमरा और पहनने योग्य उत्पादों में पाए जाते हैं। लिथियम-मैंगनीज (LiMn2O4) कोशिकाओं का उपयोग आमतौर पर बिजली के उपकरणों, चिकित्सा उपकरणों और बिजली के वाहनों, जैसे कि इलेक्ट्रिक वाहनों में पाया जाता है। (अधिक जानकारी के लिए देखें: टेस्ला कार इतनी महंगी क्यों हैं? )

वर्तमान में, लिथियम-आधारित बैटरी के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए अनुसंधान और विकास का संचालन करने वाली टीमें हैं। लिथियम-एयर (ली-एयर) बैटरी एक रोमांचक नया विकास है जो कि अधिक से अधिक ऊर्जा भंडारण क्षमता के लिए अनुमति दे सकता है - एक ठेठ LiOn बैटरी की तुलना में 10 गुना अधिक क्षमता तक। इन बैटरियों का शाब्दिक रूप से एनोड को ऑक्सीकरण करने के लिए मुक्त ऑक्सीजन का उपयोग करके हवा को "सांस" लेना है। जबकि यह तकनीक आशाजनक लगती है, कई तकनीकी समस्याएं हैं, जिनमें प्रदर्शन के घटते-बढ़ते बायप्रोडक्ट्स का त्वरित निर्माण और "अचानक मौत" की समस्या शामिल है जिसमें बैटरी बिना चेतावनी के काम करना बंद कर देती है।

लिथियम-मेटल बैटरी भी एक प्रभावशाली विकास है, जो वर्तमान इलेक्ट्रिक कार बैटरी तकनीक की तुलना में लगभग चार गुना अधिक ऊर्जा दक्षता का वादा करती है। इस प्रकार की बैटरी भी उत्पादन करने के लिए बहुत कम खर्चीली है, जो उन उत्पादों की लागत में कमी लाएगी जो उनका उपयोग करते हैं। हालाँकि, सुरक्षा समस्याएं एक बड़ी चिंता का विषय हैं क्योंकि ये बैटरियां गर्म हो सकती हैं, आग लग सकती हैं या क्षतिग्रस्त हो सकती हैं। अन्य नई तकनीकों पर काम किया जा रहा है जिसमें लिथियम-सल्फर और सिलिकॉन-कार्बन शामिल हैं, लेकिन ये कोशिकाएं अभी भी अनुसंधान के शुरुआती चरणों में हैं और अभी तक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नहीं हैं। सौर ऊर्जा से चलने वाली बैटरी के आसपास भी कई विकास हो रहे हैं।

बैटरी टेक्नोलॉजी में निवेश

यदि और जब बैटरी तकनीक इन रोमांचक नई दिशाओं में उतरती है, तो यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए और टेस्ला मोटर्स (टीएसएलए) द्वारा उत्पादित इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उत्पादन की लागत को कम करेगी। टेस्ला ने हाल ही में जापानी इलेक्ट्रॉनिक्स दिग्गज पैनासोनिक (ADR: PCRFY) के संयोजन में न केवल अधिक वाहनों का उत्पादन करने के लिए, बल्कि घर में अपनी लीऑन बैटरी का उत्पादन करने के लिए एक 'गीगाफैक्टरी' के निर्माण की भी घोषणा की। बैटरी उत्पादन की समस्या को अपने हाथों में लेने से, टेस्ला को इलेक्ट्रिक कारों और बैटरी तकनीक दोनों के लिए निवेश करने का एक शानदार तरीका मिल सकता है। (यह सभी देखें: हाइब्रिड बैटरी चलाती है ।)

नई तकनीक, विकास और साझेदारी के साथ बैटरी प्रौद्योगिकी बाजार कुछ मायोपिक है, जो उद्योग को आगे बढ़ा रहे हैं। विजनगैन की “टॉप 20 लिथियम-आयन बैटरी मैन्युफैक्चरिंग कंपनी रिपोर्ट 2018” बैटरी टेक्नोलॉजी मार्केट और इसके शीर्ष निर्माताओं पर बहुत अधिक जानकारी प्रदान करती है। रिपोर्ट में कंपनियों में निम्नलिखित शामिल हैं:

• A123 सिस्टम्स इंक।
• मोटर वाहन ऊर्जा आपूर्ति निगम (AESC)
• विमानन उद्योग निगम (AVIC)
• BYD कंपनी लिमिटेड
• CBAK ऊर्जा प्रौद्योगिकी इंक
• Comtemporary Amperex Technology Ltd (CATL)
• जीएस युसा कॉर्पोरेशन
• हेफ़ेई Guoxuan उच्च तकनीक पावर ऊर्जा कं, लिमिटेड
• Hitachi रासायनिक कं, लिमिटेड
• जॉनसन इंटरनेशनल पीएलसी को नियंत्रित करता है।
• एलजी रसायन
• माइक्रोवास्ट इंक।
• पैनासोनिक कॉर्पोरेशन
• साफ्ट बैटरियां
• सैमसंग SDI कंपनी लिमिटेड
• TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
• टेस्ला इंक।
• टियांजिन Lishen बैटरी संयुक्त स्टॉक कं, लिमिटेड
• तियानेंग पावर इंटरनेशनल लिमिटेड
• तोशिबा कॉर्पोरेशन

बैटरी उद्योग के अन्य उल्लेखनीय नामों में निम्नलिखित शामिल हैं:

• Arotech Corp (ARTX) लिथियम और जिंक-एयर बैटरियों को विकसित और वितरित करता है और अपने ग्राहकों के बीच अमेरिकी सेना की गिनती करता है।
• PolyPore Inc. (PPO) मुख्य रूप से औद्योगिक और चिकित्सा उपयोग के लिए अत्यधिक विशिष्ट लिथियम बहुलक बैटरी का उत्पादन करता है।
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) एक वैकल्पिक ऊर्जा कंपनी है जिसका इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी समाधान बनाने के लिए डेल्फी ऑटोमोटिव (DLPH) के साथ बहुसंख्यक संयुक्त उद्यम है।
• हेयडेल ग्राफीन इंडस्ट्रीज पीएलसी (LON: HAYD) एक यूके की कंपनी है जो नैनोटेक्नोलॉजी और अन्य चीजों के साथ-साथ ग्राफीन आधारित बैटरी बनाने के लिए सामग्री ग्राफीन का उत्पादन करती है।
• एप्लाइड ग्राफीन मैटेरियल्स (OTCMKTS: APGMF) ग्राफीन आधारित अनुप्रयोगों के लिए अनुसंधान भी कर रहा है।
• EnerSys बैटरी पर एक शुद्ध खेल है। यह वर्तमान में दुनिया भर में औद्योगिक बैटरी का सबसे बड़ा निर्माता है।

ग्लोबल एक्स लिथियम एंड बैटरी टेक ईटीएफ (एलआईटी) भी है। यह ETF सोलएक्टिव ग्लोबल लीथियम इंडेक्स को ट्रैक करना चाहता है और सार्वजनिक रूप से कारोबार करने वाली कंपनियों के एक विविध पोर्टफोलियो के लिए जोखिम प्रदान करता है जो मुख्य रूप से लिथियम के खनन, लिथियम के शोधन और लिथियम के उपयोग से बैटरी उत्पादन में शामिल हैं। अक्टूबर 2018 तक LIT ETF में शीर्ष होल्डिंग्स में निम्नलिखित शामिल थे:

• FMC CORP 18.06%
• ALBEMARLE कॉर्प 17.64%
• सैमसंग SDI CO लिमिटेड 7.40%
• ENERSYS 6.91%
• QUIMICA Y मिनेरा बच्चों-एसपी 6.62%
• एलजी रसायन लिमिटेड 5.41%
• जीएस यूएएसए कॉर्प 4.95%
• PANASONIC 4.60%
• TESLA INC 4.37%
• SIMPLO प्रौद्योगिकी CO लिमिटेड 4.24%

तल - रेखा

आधुनिक युग में शक्ति के लिए बैटरी हमेशा महत्वपूर्ण रही है। हालांकि, मोबाइल कंप्यूटिंग और इलेक्ट्रिक कारों के आगमन के साथ, उनका महत्व केवल बढ़ता रहेगा। अभी, उदाहरण के लिए, बैटरी पावर पैक टेस्ला ऑटोमोबाइल की लागत के आधे से अधिक के लिए जिम्मेदार है। (यह सभी देखें: मोटर वाहन क्षेत्र में निवेश करते समय इलेक्ट्रिक कारों के संपर्क में आने का सबसे अच्छा तरीका क्या है? )

उनके बढ़ते महत्व के कारण, नई और बेहतर रिचार्जेबल बैटरी में अनुसंधान गति प्राप्त कर रहा है। लिथियम-एयर और लिथियम-मेटल बैटरी उन्नति के लिए महत्वपूर्ण साबित हो सकती हैं। यदि ये प्रौद्योगिकियां भुगतान करना बंद कर देती हैं, तो बैटरी-उत्पादन में शामिल बड़ी कंपनियों में निवेश करना, शुद्ध-नाटक लिथियम-आयन निर्माताओं में, या लिथियम धातु उत्पादकों के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से निवेश पोर्टफोलियो के भविष्य के प्रदर्शन को बढ़ाने में मदद कर सकता है। ( और अधिक के लिए, देखें: अगले मेगाट्रेंड में निवेश: लिथियम ।)