మొబైల్ కంప్యూటింగ్ మరియు ఆల్-ఎలక్ట్రిక్ కార్లకు డిమాండ్ పెరిగేకొద్దీ, ప్రస్తుత బ్యాటరీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క పరిమితులు రోడ్‌బ్లాక్‌ను అందిస్తాయి. 1790 లలో ఇటాలియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త అలెశాండ్రో వోల్టా చేత కనుగొనబడిన ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీ అనేక గాడ్జెట్లు, పరికరాలు మరియు యంత్రాల పనిశక్తి.
వినియోగదారు పరికరాలు చిన్నవిగా మారడం మరియు మరింత ముఖ్యమైన రీఛార్జికి ముందు వాటి నిరంతరాయమైన ఉపయోగం, బ్యాటరీలు సూక్ష్మీకరించబడిన మరియు మరింత శక్తి సామర్థ్యంగా మారడం కూడా చాలా ముఖ్యమైనది. అయితే, ఇది సాంకేతిక అడ్డంకి అని నిరూపించబడింది, అది అధిగమించినట్లయితే, రేపటి హైటెక్ ఆర్థిక వ్యవస్థకు ముఖ్యమైన మరియు లాభదాయకమైన అభివృద్ధి అవుతుంది.
బ్యాటరీ టెక్నాలజీ
అన్ని ఎలక్ట్రికల్ బ్యాటరీలు రెండు వేర్వేరు పదార్థాల మధ్య సంభవించే తగ్గింపు మరియు ఆక్సీకరణ (రెడాక్స్) యొక్క ప్రాథమిక రసాయన ప్రతిచర్యపై ఆధారపడతాయి. ఈ ప్రతిచర్యలు క్లోజ్డ్ మరియు సీలు చేసిన కంటైనర్‌లో ఉంచబడతాయి. కాథోడ్, లేదా పాజిటివ్ టెర్మినల్ యానోడ్ లేదా నెగటివ్ టెర్మినల్ చేత తగ్గించబడుతుంది, ఇక్కడ ఆక్సీకరణ జరుగుతుంది. కాథోడ్ మరియు యానోడ్ భౌతికంగా ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి, ఇది ఎలక్ట్రాన్లు ఒక టెర్మినల్ నుండి మరొకదానికి సులభంగా ప్రవహించటానికి అనుమతిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఈ ప్రవాహం విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని కలిగిస్తుంది, ఇది ఒక సర్క్యూట్ పూర్తయినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అనుమతిస్తుంది.
ఎనర్జైజర్ (ENR) వంటి సంస్థలచే ఉత్పత్తి చేయబడిన AA- మరియు AAA- పరిమాణ కణాలు వంటి పునర్వినియోగపరచలేని వినియోగదారు బ్యాటరీలు (ప్రాధమిక బ్యాటరీలు అని పిలుస్తారు) ఆధునిక అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా లేని సాంకేతిక పరిజ్ఞానంపై ఆధారపడతాయి. ఒకదానికి, అవి పునర్వినియోగపరచబడవు. ఆల్కలీన్ బ్యాటరీలు అని పిలవబడే మాంగనీస్ డయాక్సైడ్ కాథోడ్ మరియు జింక్ యానోడ్‌ను ఉపయోగించుకుంటాయి, వీటిని పలుచన పొటాషియం డయాక్సైడ్ ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా వేరు చేస్తారు. ఎలక్ట్రోలైట్ యానోడ్‌లోని జింక్‌ను ఆక్సీకరణం చేస్తుంది, కాథోడ్‌లోని మాంగనీస్ డయాక్సైడ్ ఆక్సిడైజ్డ్ జింక్ అయాన్లతో చర్య జరిపి విద్యుత్తును సృష్టిస్తుంది. క్రమంగా, ప్రతిచర్య ఉపఉత్పత్తులు ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఏర్పడతాయి మరియు ఆక్సీకరణం చెందడానికి మిగిలి ఉన్న జింక్ మొత్తం తగ్గిపోతుంది. చివరికి, బ్యాటరీ చనిపోతుంది. ఈ బ్యాటరీలు సాధారణంగా 1.5 వోల్ట్ల విద్యుత్తును అందిస్తాయి మరియు ఆ మొత్తాన్ని పెంచడానికి సీరియల్ పద్ధతిలో అమర్చవచ్చు. ఉదాహరణకు, సిరీస్‌లోని రెండు AA బ్యాటరీలు మూడు వోల్ట్ల విద్యుత్తును అందిస్తాయి.
పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలు (ద్వితీయ బ్యాటరీలు అని పిలుస్తారు) రెండు పదార్థాల మధ్య తగ్గింపు ఆక్సీకరణ ప్రతిచర్యను ఉపయోగించుకుంటూ అదే విధంగా పనిచేస్తాయి, అయితే అవి ప్రతిచర్యను రివర్స్‌లో ప్రవహించటానికి కూడా అనుమతిస్తాయి. ఈ రోజు మార్కెట్లో ఎక్కువగా ఉపయోగించే పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలు లిథియం-అయాన్ (లియోన్), అయినప్పటికీ నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ (NiMH) మరియు నికెల్-కాడ్మియం (NiCd) తో సహా పని చేయగల పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీ కోసం అన్వేషణలో అనేక ఇతర సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలు కూడా ప్రయత్నించబడ్డాయి.
సామూహిక మార్కెట్ ఉపయోగం కోసం వాణిజ్యపరంగా లభించే మొట్టమొదటి పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలు NiCd, కానీ పరిమిత సంఖ్యలో రీఛార్జిల సామర్థ్యం మాత్రమే కలిగివున్నాయి. NiMH NiCd బ్యాటరీలను భర్తీ చేసింది మరియు మరింత తరచుగా ఛార్జ్ చేయగలిగింది. దురదృష్టవశాత్తు, వారు చాలా తక్కువ షెల్ఫ్ జీవితాన్ని కలిగి ఉన్నారు, కాబట్టి అవి ఉత్పత్తి అయిన వెంటనే ఉపయోగించకపోతే, అవి పనికిరావు. లియోన్ బ్యాటరీలు ఈ సమస్యలను చిన్న కంటైనర్‌లో రావడం, సుదీర్ఘ జీవితకాలం కలిగి ఉండటం మరియు అనేక ఛార్జీలను అనుమతించడం ద్వారా పరిష్కరించాయి. కానీ, మొబైల్ పరికరాలు మరియు ల్యాప్‌టాప్ కంప్యూటర్ల వంటి వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో లియోన్ బ్యాటరీలు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడవు. ఈ బ్యాటరీలు పునర్వినియోగపరచలేని ఆల్కలీన్ బ్యాటరీల కంటే చాలా ఖరీదైనవి మరియు సాధారణంగా AA, AAA, C, D మొదలైన సాంప్రదాయ పరిమాణాలలో రావు.
చాలా మందికి తెలిసిన చివరి రకమైన పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలు లిక్విడ్ లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు, సాధారణంగా కార్ బ్యాటరీలుగా ఉపయోగిస్తారు. ఈ బ్యాటరీలు చాలా శక్తిని అందించగలవు (కారును ప్రారంభించేటప్పుడు), కానీ ప్రమాదకర పదార్థాలను కలిగి ఉంటాయి, వీటిలో సీసం మరియు సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం ఉన్నాయి, వీటిని ఎలక్ట్రోలైట్‌గా ఉపయోగిస్తారు. పర్యావరణాన్ని కలుషితం చేయకుండా లేదా వాటిని నిర్వహించేవారికి శారీరక హాని కలిగించకుండా ఉండటానికి ఈ రకమైన బ్యాటరీలను జాగ్రత్తగా పారవేయాలి.
ప్రస్తుత బ్యాటరీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క లక్ష్యం ఏమిటంటే లియోన్ బ్యాటరీల పనితీరుపై సరిపోయే లేదా మెరుగుపరచగల బ్యాటరీని సృష్టించడం, కానీ వాటి ఉత్పత్తికి సంబంధించిన భారీ ఖర్చు లేకుండా. లిథియం అయాన్ కుటుంబంలో, ధరను తగ్గించేటప్పుడు బ్యాటరీ యొక్క ప్రభావాన్ని పెంచడానికి అదనపు పదార్థాలను జోడించడంపై ప్రయత్నాలు కేంద్రీకరించబడ్డాయి. ఉదాహరణకు, లిథియం-కోబాల్ట్ (LiCoO2) ఏర్పాట్లు ఇప్పుడు చాలా సెల్ ఫోన్లు, ల్యాప్‌టాప్‌లు, డిజిటల్ కెమెరాలు మరియు ధరించగలిగే ఉత్పత్తులలో కనిపిస్తాయి. లిథియం-మాంగనీస్ (LiMn2O4) కణాలు సాధారణంగా విద్యుత్ పరికరాలు, వైద్య పరికరాలు మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలలో కనిపించే ఎలక్ట్రిక్ పవర్‌ట్రైన్‌ల కోసం ఉపయోగిస్తారు. (మరిన్ని కోసం, చూడండి: టెస్లా కార్లు ఎందుకు ఖరీదైనవి? )
ప్రస్తుతం, లిథియం ఆధారిత బ్యాటరీల పనితీరును పెంచడానికి పరిశోధనలు మరియు అభివృద్ధిని నిర్వహిస్తున్న బృందాలు ఉన్నాయి. లిథియం-ఎయిర్ (లి-ఎయిర్) బ్యాటరీలు ఒక ఉత్తేజకరమైన కొత్త అభివృద్ధి, ఇది చాలా ఎక్కువ శక్తి నిల్వ సామర్థ్యాన్ని అనుమతిస్తుంది - సాధారణ లియోన్ బ్యాటరీ కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ సామర్థ్యం. ఈ బ్యాటరీలు యానోడ్‌ను ఆక్సీకరణం చేయడానికి ఉచిత ఆక్సిజన్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా అక్షరాలా గాలిని "పీల్చుకుంటాయి". ఈ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం ఆశాజనకంగా అనిపించినప్పటికీ, పనితీరు-తగ్గుతున్న ఉపఉత్పత్తులను త్వరగా రూపొందించడం మరియు "ఆకస్మిక మరణం" సమస్యతో సహా అనేక సాంకేతిక సమస్యలు ఉన్నాయి, దీనిలో హెచ్చరిక లేకుండా బ్యాటరీ పనిచేయడం ఆగిపోతుంది.
లిథియం-మెటల్ బ్యాటరీలు కూడా ఆకట్టుకునే అభివృద్ధి, ప్రస్తుత ఎలక్ట్రిక్ కార్ బ్యాటరీ టెక్నాలజీ కంటే దాదాపు నాలుగు రెట్లు ఎక్కువ శక్తి సామర్థ్యాన్ని ఇస్తాయి. ఈ రకమైన బ్యాటరీ కూడా ఉత్పత్తి చేయడానికి చాలా తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది, ఇది వాటిని ఉపయోగించే ఉత్పత్తుల ధరను తగ్గిస్తుంది. అయితే, భద్రతా సమస్యలు ప్రధానమైనవి, ఎందుకంటే ఈ బ్యాటరీలు వేడెక్కడం, మంటలు కలిగించడం లేదా దెబ్బతిన్నట్లయితే పేలవచ్చు. లిథియం-సల్ఫర్ మరియు సిలికాన్-కార్బన్ వంటి ఇతర కొత్త సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలు ఉన్నాయి, అయితే ఈ కణాలు ఇప్పటికీ పరిశోధన యొక్క ప్రారంభ దశలలో ఉన్నాయి మరియు ఇంకా వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకంగా లేవు. సౌర శక్తితో పనిచేసే బ్యాటరీల చుట్టూ అనేక పరిణామాలు కూడా జరుగుతున్నాయి.
బ్యాటరీ టెక్నాలజీలో పెట్టుబడులు పెట్టడం
ఈ ఉత్తేజకరమైన కొత్త దిశలలో బ్యాటరీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానం బయలుదేరినప్పుడు, ఇది వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు టెస్లా మోటార్స్ (టిఎస్‌ఎల్‌ఎ) ఉత్పత్తి చేసే ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల ఉత్పత్తి వ్యయాన్ని తగ్గిస్తుంది. జపనీస్ ఎలక్ట్రానిక్స్ దిగ్గజం పానాసోనిక్ (ADR: PCRFY) తో కలిసి, ఎక్కువ వాహనాలను ఉత్పత్తి చేయడమే కాకుండా, ఇంట్లో తన సొంత లియోన్ బ్యాటరీలను ఉత్పత్తి చేయడానికి టెస్లా ఇటీవల 'గిగాఫ్యాక్టరీ' నిర్మాణాన్ని ప్రకటించింది. బ్యాటరీ ఉత్పత్తి సమస్యను తమ చేతుల్లోకి తీసుకోవడం ద్వారా, ఎలక్ట్రిక్ కార్లు మరియు బ్యాటరీ టెక్ రెండింటికీ పెట్టుబడిని పొందటానికి టెస్లా గొప్ప మార్గాన్ని కనుగొన్నారు.
బ్యాటరీ టెక్నాలజీ మార్కెట్ కొత్త సాంకేతికతలు, పరిణామాలు మరియు భాగస్వామ్యాలతో పరిశ్రమను ముందుకు తీసుకువెళుతుంది. విజన్‌గైన్ యొక్క “టాప్ 20 లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ తయారీ కంపెనీల నివేదిక 2018” బ్యాటరీ టెక్నాలజీ మార్కెట్ మరియు దాని అగ్ర తయారీదారులపై గొప్ప అవగాహనను అందిస్తుంది. నివేదికలోని కంపెనీలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉన్నాయి:
- A123 సిస్టమ్స్ ఇంక్. ఆటోమోటివ్ ఎనర్జీ సప్లై కార్పొరేషన్ (AESC) ఏవియేషన్ ఇండస్ట్రీ కార్పొరేషన్ ఆఫ్ చైనా (AVIC) BYD కంపెనీ లిమిటెడ్. CBAK ఎనర్జీ టెక్నాలజీ ఇంక్. కాంపెపరరీ ఆంపిరెక్స్ టెక్నాలజీ లిమిటెడ్ (CATL) GS యువాసా కార్పొరేషన్ కెమికల్ కో., లిమిటెడ్ జాన్సన్ ఇంటర్నేషనల్ పిఎల్‌సిని నియంత్రిస్తుంది. ఎల్జీ కెమ్ మైక్రోవాస్ట్ ఇంక్. పానాసోనిక్ కార్పొరేషన్ సాఫ్ట్ బ్యాటరీస్ శామ్సంగ్ ఎస్డిఐ కో. లిమిటెడ్ టిడికె కార్పొరేషన్ / ఆంపియర్స్ టెక్నాలజీ లిమిటెడ్ (ఎటిఎల్) టెస్లా ఇంక్. టియాంజిన్ లిషెన్ బ్యాటరీ జాయింట్-స్టాక్ కో, లిమిటెడ్. టియాన్నెంగ్ పవర్ ఇంటర్నేషనల్ లిమిటెడ్ తోషిబా కార్పొరేషన్
బ్యాటరీ పరిశ్రమలో గుర్తించదగిన ఇతర పేర్లు క్రిందివి:
- అరోటెక్ కార్ప్ (ARTX) లిథియం మరియు జింక్-ఎయిర్ బ్యాటరీలను అభివృద్ధి చేస్తుంది మరియు పంపిణీ చేస్తుంది మరియు యుఎస్ మిలిటరీని తన వినియోగదారులలో లెక్కించింది. పాలీపోర్ ఇంక్. (పిపిఓ) ప్రధానంగా పారిశ్రామిక మరియు వైద్య ఉపయోగాల కోసం అత్యంత ప్రత్యేకమైన లిథియం పాలిమర్ బ్యాటరీలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఎనర్ 1 (OTCMKTS: HEVVQ) ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల కోసం బ్యాటరీ పరిష్కారాలను రూపొందించడానికి డెల్ఫీ ఆటోమోటివ్ (డిఎల్‌పిహెచ్) తో మెజారిటీ యాజమాన్యంలోని ప్రత్యామ్నాయ ఇంధన సంస్థ. హేడేల్ గ్రాఫేన్ ఇండస్ట్రీస్ పిఎల్‌సి (LON: HAYD) అనేది UK సంస్థ, ఇది నానోటెక్నాలజీని మరియు మెటీరియల్ గ్రాఫేన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది., గ్రాఫేన్ ఆధారిత బ్యాటరీలు. అప్లైడ్ గ్రాఫేన్ మెటీరియల్స్ (OTCMKTS: APGMF) గ్రాఫేన్-ఆధారిత అనువర్తనాల కోసం పరిశోధనలు కూడా చేస్తోంది. ఎనర్సిస్ అనేది బ్యాటరీలపై స్వచ్ఛమైన నాటకం. ఇది ప్రస్తుతం ప్రపంచవ్యాప్తంగా పారిశ్రామిక బ్యాటరీల తయారీలో అతిపెద్దది.
గ్లోబల్ ఎక్స్ లిథియం & బ్యాటరీ టెక్ ఇటిఎఫ్ (ఎల్ఐటి) కూడా ఉంది. ఈ ఇటిఎఫ్ సోలాక్టివ్ గ్లోబల్ లిథియం ఇండెక్స్‌ను ట్రాక్ చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది మరియు బహిరంగంగా వర్తకం చేసే సంస్థల యొక్క వైవిధ్యభరితమైన పోర్ట్‌ఫోలియోకు బహిర్గతం చేస్తుంది, ఇవి ప్రధానంగా లిథియం మైనింగ్, లిథియం శుద్ధి మరియు బ్యాటరీ ఉత్పత్తిలో లిథియం వాడకంతో సహా ప్రధానంగా లిథియంపై దృష్టి సారించాయి. అక్టోబర్ 2018 నాటికి LIT ETF లో టాప్ హోల్డింగ్స్ ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉన్నాయి:
- FMC CORP 18.06% ALBEMARLE CORP 17.64% SAMSUNG SDI CO LTD 7.40% ENERSYS 6.91% QUIMICA Y MINERA CHIL-SP 6.62% LG CHEM LTD 5.41% GS YUASA CORP 4.95% PANASONIC CORP 4.60% TESLA.
బాటమ్ లైన్
ఆధునిక యుగంలో శక్తి కోసం బ్యాటరీలు ఎల్లప్పుడూ ముఖ్యమైనవి. అయినప్పటికీ, మొబైల్ కంప్యూటింగ్ మరియు ఎలక్ట్రిక్ కార్ల ఆగమనంతో, వాటి ప్రాముఖ్యత పెరుగుతూనే ఉంటుంది. ప్రస్తుతం, ఉదాహరణకు, టెస్లా ఆటోమొబైల్ ధరలో సగానికి పైగా బ్యాటరీ పవర్ ప్యాక్‌లు ఉన్నాయి.
వాటి పెరుగుతున్న ప్రాముఖ్యత కారణంగా, క్రొత్త మరియు మంచి పునర్వినియోగపరచదగిన బ్యాటరీలపై పరిశోధనలు moment పందుకుంటున్నాయి. లిథియం-ఎయిర్ మరియు లిథియం-మెటల్ బ్యాటరీలు ముఖ్యమైన పురోగతి అని నిరూపించవచ్చు. ఈ సాంకేతికతలు చెల్లించటం, బ్యాటరీ ఉత్పత్తిలో పాల్గొన్న పెద్ద కంపెనీలలో, స్వచ్ఛమైన-ప్లే లిథియం-అయాన్ తయారీదారులలో పెట్టుబడులు పెట్టడం లేదా లిథియం మెటల్ ఉత్పత్తిదారుల ద్వారా పరోక్షంగా బహిర్గతం చేయడం వంటివి చేస్తే, పోర్ట్‌ఫోలియో యొక్క భవిష్యత్తు పనితీరును పెంచడానికి సహాయపడుతుంది. ( మరిన్ని కోసం, చూడండి: తదుపరి మెగాట్రెండ్‌లో పెట్టుబడి పెట్టడం: లిథియం .)
