XNRGI ने EV बैटरी तकनीक विकसित की है जो 700 मील तक की रेंज बढ़ाती है

इलेक्ट्रिक वाहन उद्योग के सामने आने वाली चुनौतियों में से एक है बैटरी आपूर्ति. इस साल मई में, टेस्ला के वैश्विक आपूर्ति प्रबंधक ने कहा कि कंपनी एक योजना बना रही है कमी प्रमुख बैटरी सामग्री की. वाहन निर्माता इस पर काम कर रहे हैं लंबवत रूप से एकीकृत करें यह सुनिश्चित करने के लिए कि जरूरत पड़ने पर उन्हें बैटरी तक पहुंच प्राप्त होगी, बैटरी निर्माण को अपने व्यवसाय में शामिल करें।

बड़े पैमाने पर, ऐसा इसलिए हो रहा है क्योंकि लिथियम-आयन बैटरी रिचार्जेबल कोशिकाओं के लिए मानक हैं। इनका उपयोग कैमरे और फोन से लेकर ईवी तक हर चीज में किया जाता है। महंगी होने और दुर्लभ संसाधनों पर निर्भर होने के अलावा, ली-आयन बैटरियों में अत्यधिक गर्म होने और आग लगने या यहाँ तक कि जलने का भी खतरा रहता है। एक्सप्लोडिंग. इसीलिए एयरलाइंस इन बैटरियों को अपने कार्गो होल्ड में नहीं रखना चाहते। इसके अलावा, लिथियम-आयन बैटरी बनाने के लिए नए कारखाने बनाना महंगा और समय लेने वाला है। टेस्ला ने नेवादा में 5 बिलियन डॉलर का निवेश किया

एक नए बैटरी आर्किटेक्चर की आवश्यकता है जिसे बनाना आसान हो। आदर्श रूप से, नई बैटरी डिज़ाइन में उच्च ऊर्जा घनत्व और तेज़ रिचार्ज समय होगा जो इसे वाहन के उपयोग के लिए आदर्श बनाता है।

आप पहले से ही जानते हैं कि आगे क्या होगा: एक कंपनी जिसे बुलाया गया है एक्सएनआरजीआई पोर्टलैंड के पास स्थित, ओरेगॉन का कहना है कि उनके पास इसका उत्तर है। यह अपने आप में असामान्य नहीं है. कई लोगों ने चमत्कारिक बैटरी होने का दावा किया है, लेकिन वे हमेशा कहते दिखते हैं कि वे अभी आपको इसके बारे में नहीं बता सकते।

एक्सएनआरजीआई के साथ अंतर यह है कि उनके पास प्रकाशित पेटेंट का एक पोर्टफोलियो सीधे उनकी पावरचिप बैटरी तकनीक से जुड़ा हुआ है, और उन्होंने कई और पेटेंट के लिए आवेदन किया है। कंपनी को अपने शोध के लिए अमेरिकी ऊर्जा विभाग से धन भी प्राप्त हुआ है। पेटेंट संरक्षण और फंडिंग के साथ, एक्सएनआरजीआई दुनिया को यह बताने के लिए उत्सुक है कि उनके पास क्या है।

एक्सएनआरजीआई के सीईओ क्रिस डी'कोटो ने कहा, "हमारा मानना ​​है कि अब हम लिथियम-आयन बैटरी के साथ सभी मुद्दों का एक साथ समाधान कर सकते हैं।"

पुरानी तकनीक को एक नया उद्देश्य मिलता है

पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी और XNRGI पावरचिप बैटरी के बीच मुख्य अंतर इसकी संरचना है। जहां पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियां निर्माण सामग्री के रूप में द्वि-आयामी कंडक्टर पर ग्रेफाइट घोल का उपयोग करती हैं, वहीं एक्सएनआरजीआई बैटरी त्रि-आयामी छिद्रपूर्ण सिलिकॉन वेफर में लिथियम धातु का उपयोग करती है। वेफर्स के बारे में कुछ भी नया या अलग नहीं है; ये वही डिस्क हैं जो सेमीकंडक्टर उद्योग द्वारा दशकों से बनाई जा रही हैं।

डी'कूटो ने कहा, "हम सिद्ध चिप निर्माण कदम उठा रहे हैं और उन्हें इस बैटरी पर लागू कर रहे हैं।" “हम एक उद्योग से कुछ ले रहे हैं और उसे दूसरे उद्योग में लागू कर रहे हैं। हम उस मोर्चे पर कुछ भी आविष्कार नहीं कर रहे हैं। हम वेफर्स खरीद सकते हैं, इसलिए हमें किसी कारखाने में बड़ा पूंजी निवेश नहीं करना पड़ेगा।"

सबसे अच्छी बात यह है कि XNRGI बैटरियां पुराने, मोटे वेफर्स से बनाई जाती हैं जिनकी अब मांग नहीं है। इन वेफर्स को सस्ते में और बड़ी मात्रा में बनाने के लिए दुनिया भर में बुनियादी ढांचा पहले से ही मौजूद है।

सिलिकॉन वेफर्स का लाभ

बैटरी बनाने के लिए सिलिकॉन वेफर्स का उपयोग करने का लाभ एक अन्य अच्छी तरह से स्थापित अर्धचालक प्रक्रिया पर निर्भर करता है। XNRGI डिज़ाइन वफ़ल जैसी सतह बनाने के लिए छिद्रित वेफर्स का उपयोग करता है। प्रत्येक 12 इंच की सिलिकॉन डिस्क 160 मिलियन सूक्ष्म छिद्रों तक को ले जा सकती है। फिर वेफर्स को एक तरफ गैर-प्रवाहकीय सतह से लेपित किया जाता है। विद्युत धारा प्रवाहित करने के लिए वेफर के दूसरे हिस्से को एक प्रवाहकीय धातु से लेपित किया जाता है।

"हम जिन धातु कोटिंग्स का उपयोग करते हैं, वे चिप उद्योग से ली जाती हैं," डी'कूटो ने कहा, "और इंसुलेटिंग कोटिंग्स चिप उद्योग से ली जाती हैं और यहां उपयोग की जाती हैं। हम प्रक्रिया पक्ष पर कुछ भी आविष्कार नहीं कर रहे हैं।"

वेफर की छिद्रपूर्ण प्रकृति द्वि-आयामी सतह की तुलना में बैटरी के कुल सतह क्षेत्र को 70 गुना तक बढ़ा देती है। प्रत्येक छिद्र भौतिक रूप से अपने पड़ोसियों से अलग होता है, जो आंतरिक शॉर्ट-सर्किट को खत्म करने में मदद करता है और बैटरी को समय और उपयोग के साथ ख़राब होने से बचाने में मदद करता है।

डी'कूटो ने कहा, "इनमें से प्रत्येक छोटा छेद प्रभावी रूप से एक बहुत छोटी बैटरी है।" “जब उनमें से कोई भी व्यक्तिगत रूप से विफल हो जाता है, तो विफलता का प्रचार नहीं होता है। यह आर्किटेक्चर थर्मल रनवे और विस्फोटों को रोककर बैटरी को पूरी तरह से सुरक्षित बनाता है।

बेहतर ऊर्जा घनत्व और क्षमता

XNRGI की वेफर तकनीक को बैटरी के एनोड साइड पर जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जब बैटरी पूरी तरह चार्ज हो जाती है, तो एनोड इलेक्ट्रॉनों की एक बाल्टी की तरह होता है। जैसे ही बैटरी डिस्चार्ज होती है, इलेक्ट्रॉन सर्किट के माध्यम से बैटरी के कैथोड पक्ष में प्रवाहित होते हैं। जब बैटरी रिचार्ज होती है, तो एनोड बकेट फिर से भर जाता है।

“आज जब आप लिथियम-आयन बैटरी के बारे में बात करते हैं, तो यह लिथियम से बनी होती है अंतर्संबंधित ग्रेफाइट के साथ,'' डी'कूटो ने समझाया। "लिथियम-आयन बैटरियों की स्थापना के बाद से, लिथियम आयनों को उतरने और उतारने के लिए पार्किंग स्थल प्रदान करने के लिए एनोड पक्ष पर ग्रेफाइट का उपयोग किया गया है।"

झरझरा सिलिकॉन वेफर डिजाइन का एक बड़ा फायदा यह है कि एक्सएनआरजीआई एनोड का सतह क्षेत्र ग्रेफाइट एनोड की तुलना में 70 गुना अधिक है। और शुद्ध लिथियम धातु का उपयोग करता है, जो पावरचिप के एनोड को मौजूदा लिथियम-आयन बैटरी एनोड की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक ऊर्जा घनत्व देता है।

डी'कूटो ने कहा, "सतह क्षेत्र में त्रि-आयामी वृद्धि के कारण हमें अधिक ऊर्जा घनत्व मिलता है।"

लंबी बैटरी लाइफ के लिए डेन्ड्राइट की कम वृद्धि

समय के साथ रिचार्जेबल बैटरियों के खराब होने का एक कारण यह है कि जैसे-जैसे एनोड बार-बार डिस्चार्ज और चार्ज चक्र से गुजरता है, एनोड की सतह पर रासायनिक पदार्थ जमा हो जाता है। इस निर्माण को "डेंड्राइट" कहा जाता है और यह चूना पत्थर स्टैलेक्टाइट जैसा दिखता है। डेंड्राइट अंततः एनोड और कैथोड के बीच भौतिक विभाजक को छेद सकते हैं और बैटरी को छोटा कर सकते हैं।

"जब डेंड्राइट विभाजक से टकराता है, तो आपको बैटरी तेजी से विफल हो जाती है," डी'कूटो ने समझाया।

लिथियम आयन अन्य सामग्रियों को भी ले जाते हैं जो बैटरी के एनोड और कैथोड पक्षों के बीच विभाजक पर पट्टिका की तरह जमा हो जाते हैं, जो अनिवार्य रूप से बैटरी को अवरुद्ध कर देते हैं और प्रदर्शन को कम कर देते हैं। XNRGI एनोड डेंड्राइट गठन का प्रतिरोध करता है और सिलिकॉन वेफर पर गैर-प्रवाहकीय कोटिंग के कारण बैटरी जीवन बढ़ाता है। लिथियम आयनों के साथ आए तत्व उस सतह पर चिपकते नहीं हैं और इसलिए आसानी से डेंड्राइट नहीं बना सकते हैं या प्लाक का निर्माण नहीं कर सकते हैं।

डी'काउटो का अनुमान है कि एक एक्सएनआरजीआई पावरचिप बैटर आज लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में तीन से पांच गुना अधिक सेवा जीवन प्रदान करेगा।

रिचार्ज का समय कम और रेंज लंबी

पावरचिप के अंदर बढ़े हुए सतह क्षेत्र का मतलब है कि बैटरी पारंपरिक लिथियम-आयन कोशिकाओं की तुलना में अधिक तेज़ी से डिस्चार्ज और रिचार्ज कर सकती है। इसका मतलब है कि जब आप गाड़ी चला रहे हों तो अधिक बिजली उपलब्ध है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इसका मतलब त्वरित रिचार्जिंग है।

डी'कूटो के अनुसार, पावरचिप एनोड 15 मिनट में खाली से 80% रिचार्ज प्राप्त करने में सक्षम है। अधिक सामान्य 10% से 90% रिचार्ज को भी 15 मिनट में लक्षित किया जाता है। फास्ट चार्जिंग के अलावा, एक्सएनआरजीआई का अनुमान है कि समान वजन के पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरी पैक की तुलना में पावरचिप बैटरी ईवी रेंज को 280% तक बढ़ाएगी। संदर्भ के लिए, इसका मतलब है कि 250 मील की रेंज (जैसा कि कई लोगों के पास है) वाली मौजूदा ईवी की रेंज 700 मील होगी।

XNRGI बैटरी आज की कोशिकाओं की तुलना में बहुत हल्की है। वाहन निर्माता हल्के और अधिक कुशल ईवी बनाने का विकल्प चुन सकते हैं, या मौजूदा वजन पर लंबी दूरी के लिए कार में अधिक बैटरी लगा सकते हैं।

हम इसे कब देखेंगे?

अभी XNRGI उन कंपनियों के साथ काम कर रहा है जो छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर वाहन निर्माताओं और यहां तक ​​कि ग्रिड-स्तरीय उपयोगिताओं तक हर तरह की बैटरी का उपयोग करती हैं। कंपनी को उम्मीद है कि बैटरी एप्लिकेशन के आधार पर अगले दो से पांच वर्षों में उपभोक्ता उत्पाद रोलआउट और लाइसेंसिंग समझौतों को अंतिम रूप दे दिया जाएगा।

डी'कूटो ने अनुमान लगाया, "हमें उम्मीद है कि हमारी बैटरियों का उपयोग 2020 में मोटरबाइक, स्कूटर, ड्रोन, रोबोट और अन्य गतिशीलता उत्पादों में किया जाएगा।" “ईवीएस में, कुछ सीमित मात्रा में 2022 या 2023 होने की संभावना है, फिर 2024 में उच्च मात्रा में ईवी को अपनाया जाएगा। व्यापक परीक्षण के बाद यह ऑटोमोटिव उद्योग के लिए आदर्श है।''

सुरक्षित, त्वरित-चार्जिंग, लंबे समय तक चलने वाली और लंबी दूरी की बैटरी तकनीक का आगमन ईवी उद्योग के लिए गेम-चेंजर होने की संभावना है। पीछे मुड़कर देखें, तो दुनिया भर के वैज्ञानिक बेहतर बैटरी तकनीक पर शोध कर रहे हैं, शायद हमें इस बात पर आश्चर्य नहीं होना चाहिए कि किसी ने इसे ढूंढ लिया है।

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