अमेरिकेतील एका बॅटरी विकासक कंपनीने अशी पातळी गाठली आहे जिथवर अनेक ऊर्जा-साठवण स्टार्टअप्स कधीच पोहोचत नाहीत: आता ती प्रत्यक्ष उत्पादन मार्गिका चालवत आहे. साउथ ८ टेक्नॉलॉजीजने आपल्या सुविधेत अर्ध-स्वयंचलित बॅटरी सेल उत्पादन मार्गिका चालू केली असून, कंपनीच्या माहितीनुसार तिची घोषित क्षमता ५ MWh आहे. या सेल्स लिथियम-आयन आहेत, परंतु त्यांना एक वेगळे वळण देण्यात आले आहे ज्यामुळे त्यांना स्पष्ट धोरणात्मक स्थान मिळते — ते अत्यंत थंडीतही काम करत राहतील अशा पद्धतीने तयार केले आहेत.
या केंद्रबिंदूमुळे कंपनी अशा बाजारपेठेत स्थिरावते जिथे किलोवॉट-तासामागील किंमतीपेक्षा कार्यक्षमता अधिक महत्त्वाची असते. तापमान गोठणबिंदूच्या खूप खाली घसरल्यावर ज्या बॅटरी डगमगत नाहीत अशा बॅटरी शोधण्यात संरक्षण नियोजकांनी वर्षानुवर्षे घालवली आहेत, आणि पारंपरिक लिथियम-आयन सेल्सनी हट्टाने सहकार्य करण्यास नकार दिला आहे.
लिथियम-आयनसाठी थंडी ही सर्वात कठीण परीक्षा का आहे
लिथियम-आयन बॅटऱ्या विद्युत-रासायनिक उपकरणे आहेत, आणि बहुतेक रासायनिक अभिक्रियांप्रमाणेच, तापमान घसरल्यावर त्यांच्यातील प्रक्रिया मंदावतात. आयन्सना द्रव इलेक्ट्रोलाइटमधून इलेक्ट्रोड्सदरम्यान प्रत्यक्षपणे फिरावे लागते, आणि थंडीत हा प्रवास क्रमाक्रमाने अधिक कठीण होत जातो.
इलेक्ट्रोलाइटची अडचण
बहुतेक व्यावसायिक लिथियम-आयन सेल्स असे द्रव इलेक्ट्रोलाइट वापरतात जे कमी तापमानात घट्ट होऊ लागते आणि शेवटी गोठू शकते किंवा आयन्स कार्यक्षमतेने वाहून नेण्याची क्षमता गमावू शकते. असे झाल्यास, अंतर्गत प्रतिकार तीव्रपणे वाढतो. बॅटरी नाममात्र अर्थाने चार्ज धरून ठेवू शकते, परंतु तो चार्ज उपयुक्त दराने देऊ शकत नाही.
थंडीचा कार्यक्षमतेवर प्रत्यक्ष परिणाम
व्यावहारिक दृष्ट्या, थंडीत ठेवलेली बॅटरी तीन प्रकारे झगडते. तिची वापरण्यायोग्य क्षमता घटते, कारण साठवलेली सर्व ऊर्जा काढता येत नाही. तिचे विद्युत उत्पादन घसरते, जे विद्युतप्रवाहाचा झटका आवश्यक असलेल्या कोणत्याही गोष्टीसाठी — वाहन सुरू करणे, ड्रोन उडवणे किंवा जास्त वीज वापरणारा सेन्सर चालवणे — समस्या ठरते. आणि चार्जिंग धोकादायक होते, कारण थंड सेलमध्ये जबरदस्तीने विद्युतप्रवाह सोडल्यास लिथियम अॅनोडवर योग्यरीत्या अंतर्भेद होण्याऐवजी थर जमा करू शकतो, ज्यामुळे बॅटरी कालांतराने खराब होते आणि सर्वात वाईट परिस्थितीत सुरक्षिततेचे धोके निर्माण होतात.
क्षेत्रात हे तीन परिणाम एकमेकांना वाढवतात. हवामान-नियंत्रित प्रयोगशाळेत चाचणी बाकावर स्वीकारार्ह कामगिरी करणारे युनिट उप-शून्य तापमानात रात्र घालवल्यानंतर जवळजवळ निरुपयोगी होऊ शकते, आणि संरक्षण उपकरणांनी टिकून राहावे अशी अपेक्षा असलेली हीच परिस्थिती आहे.
नवीन उत्पादन मार्गिका काय दर्शवते
या घोषणेचे महत्त्व कच्च्या उत्पादनापेक्षा ती दर्शवणाऱ्या संक्रमणात अधिक आहे. बेंच-स्तरीय सेल्सवरून अर्ध-स्वयंचलित मार्गिकेकडे जाणे म्हणजे कंपनी आता उत्पादनाच्या भपकेबाज नसलेल्या वास्तविकतेला तोंड देत आहे: प्रक्रिया सातत्य, उत्पादन yield, गुणवत्ता नियंत्रण, आणि लष्करी खरेदीदार मागणी करतात ती पुनरावृत्तीक्षमता.
५ MWh वार्षिक किंवा नाममात्र क्षमता इलेक्ट्रिक-वाहन आणि ग्रिड-साठवण उद्योगांवर वर्चस्व गाजवणाऱ्या मल्टी-गिगावॉट-तास प्रकल्पांच्या तुलनेत लहान आहे. परंतु विशेष संरक्षण सेल्स ही सामान्य वस्तूंची बाजारपेठ नाही. प्रमाण कमी असते, तपशील अधिक कडक असतात, आणि इतर काहीही काम करत नसताना जो भाग काम करतो त्यासाठी ग्राहक अनेकदा जास्त किंमत देण्यास तयार असतो. या प्रमाणातील मार्गिका पूर्ण गिगाफॅक्टरीच्या भांडवलाशिवाय मोजक्या संरक्षण ग्राहकांसाठी पायलट कार्यक्रम, पात्रता चाचणी आणि सुरुवातीच्या उत्पादन फेऱ्यांना आधार देऊ शकते.
अर्ध-स्वयंचलित हे वर्णनही बरेच सांगते. पूर्णपणे हस्तकला जोडणी वाढवणे कठीण आणि सातत्य राखणे अवघड; पूर्णपणे स्वयंचलित मार्गिका महाग आणि लवचिकतेशून्य असतात. अर्ध-स्वयंचलित दृष्टिकोन तरुण उत्पादकाला कठोर टूलिंगसाठी वचनबद्ध होण्यापूर्वी आपल्या प्रक्रियेला प्रत्यक्षात काय आवश्यक आहे हे शिकण्यास परवानगी देतो — नवीन सेल रचना सिद्ध करत असलेल्या कंपनीसाठी ही समजूतदार भूमिका आहे.
थंडीत काम करणाऱ्या बॅटऱ्या सर्वात जास्त कुठे महत्त्वाच्या आहेत
संरक्षणातील उपयोग कल्पना करणे कठीण नाही. आर्क्टिक आणि उप-आर्क्टिक कार्यवाही, उच्च-उंचीवरील तैनाती, आणि हिवाळी प्रशिक्षण सराव — या सर्वांमध्ये उपकरणे अशा तापमानांना सामोरे जातात जी नेहमीच मानक लिथियम-आयन पॅक्सना निष्फळ करतात.
- पायी चालणारे सैनिक रेडिओ, नाइट-व्हिजन उपकरणे, लक्ष्य-निर्देशन ऑप्टिक्स आणि नेव्हिगेशन साधने बाळगतात, जी सर्व बॅटऱ्यांवर अवलंबून असतात. थंड हवामानातील बिघाड म्हणजे वजन, कारण सैन्याला अतिरिक्त बॅटऱ्या बाळगाव्या लागतात, आणि धोका, कारण मृत बॅटरी सर्वात वाईट क्षणी क्षमता बंद करू शकते.
- मानवरहित प्रणाली उत्तरेकडील अक्षांशांमध्ये हवेत आणि जमिनीवर त्याच समस्येला तोंड देतात, जिथे थंडीत ठेवलेले पॅक्स सहनशक्ती आणि प्रक्षेपण विश्वासार्हता मर्यादित करतात.
- वाहने आणि दूरस्थ सेन्सर्स दीर्घकाळ जागेवर ठेवलेले असताना, स्वतः वीज वापरणाऱ्या हीटर्सच्या लाडाकोडाशिवाय सुरू होणे, प्रसारण करणे आणि पुनर्चार्ज होणे आवश्यक असते.
या प्रत्येक उपयोगात समान गुणधर्मांना प्राधान्य असते: कमी तापमानात वापरण्यायोग्य क्षमता, विश्वासार्ह डिस्चार्ज विद्युतप्रवाह, आणि नुकसानीशिवाय चार्ज स्वीकारण्याची क्षमता.
देशांतर्गत उत्पादनाचा दृष्टिकोन
तांत्रिक कथेच्या वर आणखी एक कथा आहे. बॅटरी उत्पादन अभियांत्रिकीइतकेच औद्योगिक धोरणाचे विषय बनले आहे, कारण सरकारे सेल उत्पादन आपल्या देशाच्या जवळ आणण्यासाठी आणि महत्त्वाच्या घटकांसाठी परदेशी पुरवठा साखळींवरील अवलंबित्व कमी करण्यासाठी दबाव आणत आहेत.
संरक्षण ग्राहकांसाठी देशांतर्गत सेल मार्गिका उभारणारी अमेरिकी कंपनी या अजेंडामध्ये सहज बसते. संरक्षण खरेदीचे स्वतःचे तर्कशास्त्र असते, ज्यात स्रोत, ट्रेसबिलिटी आणि पुरवठादाराची प्रक्रिया ऑडिट करण्याची क्षमता यांविषयीच्या आवश्यकतांचा समावेश होतो. देशांतर्गत उत्पादन मार्गिका — अगदी माफक असली तरी — दाखवता येणे ही खात्रीशीर पुरवठ्याला प्राधान्य देणाऱ्या करारांसाठी स्पर्धा करताना अर्थपूर्ण अर्हता ठरते.
अद्याप काय सिद्ध करायचे आहे
उत्पादन मार्गिकेची घोषणा करणे म्हणजे मोठ्या प्रमाणात पात्र हार्डवेअर पाठवणे नव्हे. हा टिकाऊ व्यवसाय होईल की प्रभावी पायलट, हे अनेक प्रश्न ठरवतील.
- फक्त एका मानक तापमानावर नव्हे, तर थंड हवामानातील सर्व परिस्थितींमध्ये सेल्सची कामगिरी कशी असते?
- थंडीत सेल्स सतत चार्ज आणि डिस्चार्ज केल्यावर सायकल-आयुष्याचे आकडे काय असतात?
- लष्करी पात्रता मागणारे सातत्य राखून कंपनी आपली प्रक्रिया वाढवू शकते का?
- प्रमाण वाढल्यावर किलोवॉट-तासामागील किंमत संरक्षण अंदाजपत्रकांच्या आवाक्यात राहते का?
यापैकी कोणतीही उत्तरे रातोरात येत नाहीत. बॅटरी पात्रता कार्यक्रम दीर्घ असतात, आणि संरक्षण ग्राहक रचनेनेच पुराणमतवादी असतात.
मुख्य मुद्दा
साउथ ८ टेक्नॉलॉजीजने संकल्पना प्रात्यक्षिकातून संरक्षण उपयोगांसाठी असलेल्या अर्ध-स्वयंचलित ५ MWh सेल मार्गिका चालवण्यापर्यंत प्रगती केली आहे, ज्यात थंड हवामानातील कामगिरी हा तिचा निर्णायक दावा आहे. हे संयोजन — कठीण तांत्रिक समस्या, स्पष्टपणे परिभाषित ग्राहक, आणि देशांतर्गत उत्पादन पाऊलखुण — अनेक बॅटरी स्टार्टअप्स दावा करू शकतील त्यापेक्षा अधिक सुसंगत स्थान आहे. पुढील टप्पा म्हणजे रसायनशास्त्राच्या नावीन्याबद्दल नव्हे, तर मोठ्या प्रमाणात विश्वासार्हता सिद्ध करण्याबद्दल असेल.
हा लेख Interesting Engineering च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on interestingengineering.com
