RPSC MainsGeneral Studies Paper IIScience and Technologyअभ्यास प्रश्न

वाहनों में लिथियम-आयन और सोडियम-आयन बैटरी

लिथियम आयन बैटरी व सोडियम आयन (Na+) बैटरी का वाहनों के सन्दर्भ में उपयोग बताइए।

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उत्तर कैसे लिखें

सर्वप्रथम दोनों बैटरियों की मूल कार्यप्रणाली (डीसी ऊर्जा संचयन) का संक्षिप्त परिचय दें। तत्पश्चात तकनीकी मापदंडों (ऊर्जा घनत्व, लागत, सुरक्षा, चक्र जीवन) के आधार पर वाहनों में इनके विशिष्ट उपयोगों की तुलनात्मक व्याख्या करें। अंत में भारत के इलेक्ट्रिक वाहन (EV) संक्रमण के परिप्रेक्ष्य में संतुलित निष्कर्ष प्रस्तुत करें।

आदर्श उत्तर

305 शब्द

भूमिका

विद्युत गतिशीलता (E-Mobility) के विस्तार में रासायनिक ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की केंद्रीय भूमिका है। लिथियम-आयन (LIB) और सोडियम-आयन (SIB) दोनों ही दिष्ट धारा (DC) ऊर्जा संचित करने वाली उन्नत बैटरियां हैं, जो अपने विशिष्ट भौतिक-रासायनिक गुणों के आधार पर विभिन्न वाहन श्रेणियों में प्रयुक्त होती हैं।

तकनीकी मापदंड एवं तुलनात्मक विश्लेषण

  • ऊर्जा घनत्व एवं रेंज: लिथियम-आयन बैटरी का ऊर्जा घनत्व उच्च (150-250 Wh/kg) होता है, जो इसे प्रति चार्ज लंबी दूरी तय करने में सक्षम बनाता है। इसके विपरीत, सोडियम-आयन बैटरी का घनत्व मध्यम (100-170 Wh/kg) होता है।
  • तापीय सुरक्षा एवं चक्र जीवन (Cycle Life): SIB का तापीय स्थायित्व LIB की तुलना में बेहतर होता है और इसमें आग लगने का जोखिम न्यूनतम रहता है। साथ ही इसका चक्र जीवन (3000-6000 चक्र) अधिक होता है।
  • कच्चा माल एवं लागत आयाम: सोडियम-आयन बैटरी प्रचुर मात्रा में उपलब्ध सोडियम (NaCl) पर आधारित होने के कारण LIB से लगभग 30% सस्ती है। यह लिथियम और कोबाल्ट के सीमित वैश्विक भंडारों तथा आयात निर्भरता (विशेषकर चीन पर) को समाप्त करती है।
  • द्रुत चार्जिंग (Fast Charging): SIB तीव्र चार्जिंग क्षमता प्रदान करती है (उदाहरणार्थ, JNCASR द्वारा विकसित तकनीक से 6 मिनट में लगभग 80% चार्जिंग संभव है)।

वाहनों के सन्दर्भ में उपयोगिता एवं वर्गीकरण

  • लिथियम-आयन बैटरी (LIB) के अनुप्रयोग: उच्च ऊर्जा घनत्व और कम भार की आवश्यकता के कारण यह मुख्य रूप से लंबी दूरी की कारों (4W), बसों, और भारी वाणिज्यिक वाहनों (HCVs) के लिए सर्वाधिक उपयुक्त है।
  • सोडियम-आयन बैटरी (SIB) के अनुप्रयोग: कम लागत, उच्च सुरक्षा और मध्यम ऊर्जा आवश्यकता के कारण यह शहरी दोपहिया (2W), तिपहिया (3W/ई-रिक्शा) तथा सीमित दूरी वाले सार्वजनिक परिवहन वाहनों के लिए आदर्श विकल्प है।

निष्कर्ष

वाहन क्षेत्र में लिथियम-आयन बैटरी भारी और लंबी दूरी के परिवहन के लिए प्राथमिक विकल्प बनी रहेगी, जबकि सोडियम-आयन बैटरी किफायती, सुरक्षित और आयात-निर्भरता मुक्त होने के कारण शहरी दोपहिया व तिपहिया गतिशीलता में क्रांति ला सकती है।

याद रखने योग्य तथ्य

definition
ऊर्जा घनत्व (Energy Density)

प्रति इकाई भार या आयतन में बैटरी द्वारा संचित की जाने वाली विद्युत ऊर्जा की मात्रा (Wh/kg), जो वाहन की ड्राइविंग रेंज निर्धारित करती है।

statistic

सोडियम-आयन बैटरियां प्रचुर कच्चे माल की उपलब्धता के कारण लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में लगभग 30% तक सस्ती होती हैं।

example
JNCASR द्रुत चार्जिंग तकनीक

जवाहरलाल नेहरू सेंटर फॉर एडवांस्ड साइंटिफिक रिसर्च (JNCASR) ने सोडियम-आयन बैटरी हेतु ऐसी तकनीक विकसित की है जो लगभग 6 मिनट में 80% तक चार्जिंग में सक्षम है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या सोडियम-आयन बैटरी लिथियम-आयन बैटरी को पूरी तरह प्रतिस्थापित कर सकती है?

नहीं, अपेक्षाकृत कम ऊर्जा घनत्व के कारण सोडियम-आयन बैटरी लंबी दूरी के भारी वाहनों के लिए लिथियम-आयन का पूर्ण विकल्प नहीं बन सकती, किंतु यह शहरी दोपहिया और तिपहिया वाहनों के लिए अत्यधिक किफायती विकल्प है।