இந்தியாவின் மின்சார வாகன (Electric Vehicle (EV)) சந்தையின் எதிர்பார்க்கப்படும் வளர்ச்சி சிறந்த பொருளாதாரம் மற்றும் சிறந்த பயனர் அனுபவத்திற்காக பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் மேம்பாடுகளை நம்பியுள்ளது. இருப்பினும், தற்போதைய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் இன்னும் மேம்படுத்த வேண்டியுள்ளது.
கடந்த ஆண்டு இந்தியாவில் எலக்ட்ரிக் வாகனங்களுக்கு (EV) ஒரு நல்ல ஆண்டாக இருந்தது, 2022 உடன் ஒப்பிடும்போது விற்பனை 50% வளர்ச்சியைப் பதிவுசெய்தது. உண்மையான அளவுகள் குறைவாக இருந்தாலும் 2023 இல் பதிவுசெய்யப்பட்ட 6% வாகனங்கள், இந்திய நிறுவனத்துடன் தொழில்துறை அபரிமிதமான வளர்ச்சிக்கு தயாராக உள்ளது. மின்சார வாகன சந்தை 2030ல் $100 பில்லியனை எட்டும். மின்சார வாகன சந்தையின் திட்டமிடப்பட்ட வளர்ச்சியானது, சிறந்த பொருளாதாரம் மற்றும் மேம்பட்ட பயனர் அனுபவத்திற்கு நீண்ட தூரம் பயணம், மற்றும் வேகமான சார்ஜிங் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட பாதுகாப்பு மாற்றும் பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றங்களைச் சார்ந்துள்ளது.
லித்தியம் பேட்டரி (lithium battery)
பெரும்பாலான மின்சார வாகனங்கள் தற்போது லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த பேட்டரிகள் இரண்டு பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளன, ஒரு நேர்மின்வாய் (anode) மற்றும் ஒரு கேத்தோடு (cathode) ஆகியவை திரவ எலக்ட்ரோலைட்டால் (liquid electrolyte) பிரிக்கப்படுகின்றன. அனோடில் (anode) உள்ள லித்தியம் அணுக்கள் (Lithium atoms) எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுகின்றன, இது வாகனத்தின் மோட்டாருக்கு சக்தி அளிக்கும் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது. அதே நேரத்தில், லித்தியம் அயனிகள் மின்பகுளி வழியாக நகர்ந்து எதிர்மின்வாயை அடைகின்றன. சார்ஜ் செய்யும் போது, இந்த செயல்முறை தலைகீழாக உள்ளது.
மின்சார வாகன பேட்டரிகளுக்கு லித்தியம் ஒரு சிறந்த தேர்வாகும், ஏனெனில் இது எடைகுறைவானது மற்றும் உறுதியானது. எலக்ட்ரான்களை எளிதில் விட்டுவிடுகிறது. அதன் சிறிய அளவு எலக்ட்ரோலைட் வழியாக மின்முனைகளுக்கு இடையில் லித்தியம் அயனிகளின் திறமையான இயக்கத்தை அனுமதிக்கிறது. இதன் விளைவாக இலகுவான, சிறிய பேட்டரிகள் நிறைய ஆற்றலை சேமிக்கும் திறன் கொண்டவை. இருப்பினும், தற்போதைய லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் இன்னும் வரம்புகளைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் ஆற்றல் அடர்த்தி முந்தைய பேட்டரி தொழில்நுட்பங்களை விட அதிகமாக இருந்தாலும், பெட்ரோலுடன் ஒப்பிடும்போது இது குறைவு. ஒரு பம்பில் பெட்ரோல் நிரப்புவதை விட சார்ஜ் மெதுவாக உள்ளது. பேட்டரிகளை மிகவும் மலிவு விலையில் மாற்றுவதற்கும், அவற்றின் ஆயுட்காலத்தை அதிகரிப்பதற்கும், லித்தியம் மற்றும் கோபால்ட் மற்றும் நிக்கல் போன்ற பிற கூறுகளை சுரங்கப்படுத்துவது தொடர்பான சுற்றுச்சூழல் கவலைகளை நிவர்த்தி செய்வதற்கும் மேம்பாடுகள் தேவை.
பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்துதல்
மின்சார வாகனங்களுக்கான (EV) பேட்டரிகளை மேம்படுத்துவதற்கான முயற்சிகள் மூன்று முக்கிய அணுகுமுறைகளில் அடங்கும். முதல் அணுகுமுறை லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் (lithium-ion battery) அடிப்படைக் கட்டமைப்பைத் தக்கவைத்து, மின்முனைகளுக்கு மாற்றங்களைச் செய்கிறது. ஒரு சிறந்த மின்முனை (ideal electrode) குறைந்த எடையுடன் இருக்க வேண்டும்; நிறைய லித்தியத்தை சேமிக்க வேண்டும், அதிக மின்னழுத்தங்கள் மற்றும் வேகமாக சார்ஜ் செய்ய எளிதான லித்தியம் இயக்கத்தை அனுமதிக்க வேண்டும், மேலும் மலிவான, நச்சுத்தன்மையற்ற மற்றும் உடனடியாக கிடைக்கக்கூடிய பொருட்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும். இருப்பினும், வர்த்தக பரிமாற்றங்கள் உள்ளன. உதாரணமாக, டெஸ்லா ( Tesla), நிக்கல்-மாங்கனீசு-கோபால்ட் (Nickel-Manganese-Cobalt (NMC)) மற்றும் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் (Lithium Iron Phosphate (LFP)) கேத்தோட்களைப் பயன்படுத்துகிறது. நிக்கல்-மாங்கனீசு-கோபால்ட் பேட்டரிகள் நீண்ட தூரத்திற்கு அதிக ஆற்றலை வழங்குகின்றன. அதே நேரத்தில், லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பேட்டரிகள் நீண்ட ஆயுள், சிறந்த நிலைத்தன்மை, குறைந்த நச்சுத்தன்மை மற்றும் வேகமாக சார்ஜ் செய்கின்றன.
மற்றொரு அணுகுமுறை பாதுகாப்பை அதிகரிக்கவும், பேட்டரி ஆயுளை நீட்டிக்கவும், சார்ஜ் செய்வதை விரைவுபடுத்தவும் பேட்டரியைச் சுற்றி உணர்திறன் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளைச் சேர்ப்பதை உள்ளடக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, வெப்பநிலை சென்சார் ஆபத்தான நிலைமைகளைக் கண்டறிந்து தீ விபத்து ஏற்படுவதைத் தடுக்கலாம். உள் வெப்பநிலை (internal temperature), மின்னழுத்தம் (voltage) மற்றும் மின்னோட்டத்தைக் கண்காணித்தல் மற்றும் சார்ஜிங் மின்னோட்டம் மற்றும் மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்தல், பேட்டரி ஆயுளைப் பராமரிக்கும் போது வேகமாக சார்ஜ் செய்யலாம். இதைப் புரிந்து கொள்ள, குழந்தைகளை ஒரு வகுப்பறையிலிருந்து இன்னொரு வகுப்பறைக்கு ஒரு பொதுவான கதவு வழியாக நகர்த்துவதை கற்பனை செய்து பாருங்கள் - கட்டுப்பாடு இல்லாமல், அவர்கள் விரைந்து சென்று சேதத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (Battery Management System (BMS)) சென்சார்கள், எலக்ட்ரானிக் சர்க்யூட்ரி (electronic circuitry) மற்றும் பேட்டரி அளவுருக்களை அளவிடவும் கட்டுப்படுத்தவும் ஒரு கம்ப்யூட் என்ஜின் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. பேட்டரி மேலாண்மை மற்றும் சார்ஜிங் வழிமுறைகளில் முன்னேற்றங்கள் செயல்படுத்துதல் எளிதானது. ஏனெனில், பேட்டரி வேதியியலில் அடிப்படை மாற்றங்கள் தேவையில்லை.
முன்னுதாரண மாற்றங்கள்
பேட்டரி செயல்திறனை மேம்படுத்துவதில் கணிசமான முயற்சி கவனம் செலுத்துகிறது. ஒரு அணுகுமுறை, திட-நிலை லித்தியம் பேட்டரி (Solid-State Lithium Battery (SSB)) ஆகும். இது தற்போதைய பேட்டரிகளில் இரண்டு பொதுவான சிக்கல்களை நிவர்த்தி செய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.
எலக்ட்ரிக் வாகன (EV) பேட்டரிகளில் உள்ள திரவ எலக்ட்ரோலைட் எரியக்கூடியது, எனவே திட-நிலை லித்தியம் பேட்டரி (SSB) இதை வெப்ப எதிர்ப்பு இலகுரக திட எலக்ட்ரோலைட்டுடன் மாற்றுகிறது. கூடுதலாக, திட-நிலை லித்தியம் பேட்டரியின் திடமான எலக்ட்ரோலைட் ஆனோடு மற்றும் கேத்தோடுக்கு இடையில் போதுமான கட்டமைப்பு உறுதித்தன்மை மற்றும் நல்ல பிரிவினை வழங்குகிறது, இது பாரம்பரிய பேட்டரிகளில் காணப்படும் கார்பன் அடிப்படையிலான சாரக்கட்டின் (carbon scaffolding) தேவையை நீக்குகிறது. இந்த எடை குறைப்பு பேட்டரி செயல்திறன் மற்றும் சார்ஜிங் வேகத்தை கணிசமாக மேம்படுத்தும். திட-நிலை லித்தியம் பேட்டரிகள் தங்கள் வாக்குறுதிகளை வழங்கினால், இந்த தசாப்தத்தின் இறுதிக்குள் மின்சார வாகனங்கள் ஒரே கட்டணத்தில் அதிக தூரம் பயணிக்கும், வேகமாக சார்ஜ் செய்யும் மற்றும் பல்வேறு வெப்பநிலைகளில் பாதுகாப்பாக இருக்கும் என்று நுகர்வோர் எதிர்பார்க்கலாம்.
இந்தியாவில் மின்சார வாகனக பேட்டரிகளில் மேலும் முன்னேற்றத்தை ஆதரிக்கக்கூடிய ஒரு நல்ல சூழல் அமைப்பு உள்ளது. இது விரிவடைந்து வரும் சந்தை, புத்தொழில் துவக்கங்களை (start-ups) ஆதரிக்கும் சூழல், தொழில் துவங்குவதற்கு உகந்த அரசாங்கக் கொள்கைகள் மற்றும் வீட்டு உபையோக மின்சார பொருள் நிறுவனங்கள் ஆகியவற்றைச் சார்ந்தது. மேலும், இந்தியாவின் முதன்மையான பல்கலைக்கழகங்கள் ஐஐடி மெட்ராஸ் மற்றும் ஐஐடி மும்பை மற்றும் அரசாங்க ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களில் பொருள் அறிவியலில் (material science) அடிப்படை ஆராய்ச்சி புதுமைகளை ஊக்குவிக்கிறது. இந்தியாவில் உள்ள செமிகண்டக்டர் தொழில்துறையும் (semiconductor industry) டெக்சாஸ் கருவிகள் (Texas instruments)உட்பட மேம்பட்ட சென்சார்கள் மற்றும் செயலிகளுக்கு பங்களிக்கிறது. அவை அடுத்த தலைமுறை பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகளுக்கு (Battery Management Systems) சக்தி அளிக்கும். எனவே, நீங்கள் அடுத்த புத்தொழில் தொடங்குவதற்கு யோசனையைத் தேடும் ஒரு தொழில்முனைவோராக இருந்தால் அல்லது மாணவர்/ஆராய்ச்சியாளர் நிபுணத்துவம் வாய்ந்த பகுதியைத் தேடுகிறீர்களானால், பேட்டரி தொழில்நுட்பம் நீங்கள் கருத்தில் கொள்ளக்கூடிய ஒன்றாகும்.