बिजली के वाहन
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इलेक्ट्रिक वाहन - बैटरी की आवश्यकता

अनादि काल से, मनुष्य अपने रहने के आराम को बेहतर बनाने और कारखानों में अधिक उत्पादकता प्राप्त करने के लिए नई मशीनों का आविष्कार करता रहा है। इलेक्ट्रिक वाहनों का जन्म 19वीं सदी के मध्य काल में हुआ था और आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहन/हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन 20वीं सदी के अंत में विकसित हुए थे। इन इलेक्ट्रिक वाहनों को ICE इंजन वाले वाहनों की तुलना में अधिक आरामदायक और संचालित करने में आसान के रूप में देखा गया। लेकिन अब बाद वाले ने एक पर्यावरणीय समस्या पैदा कर दी है। हमारे पर्यावरण की रक्षा करने और टिकाऊ और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करने के लिए और अधिक तरीकों की तलाश में, ऑटोमोबाइल उद्योग को सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभानी है।

यह उद्योग अपने उत्पादों से टेलपाइप उत्सर्जन के मामले में सबसे अधिक प्रदूषणकारी है। बैटरी उद्योगों की भी महत्वपूर्ण भूमिका होती है। इलेक्ट्रिक वाहनों (इलेक्ट्रिक वाहन), अक्षय ऊर्जा स्रोतों (आरईएस) जैसे सौर और पवन ऊर्जा जैसे अनुप्रयोगों के लिए अधिक से अधिक बैटरी का उपयोग किया जाता है। बैटरी के माध्यम से विद्युत प्रणोदन वातावरण में प्रदूषण के स्तर के साथ-साथ परिचालन लागत को कम करने में मदद करता है। इसके अलावा, यह कच्चे तेल पर निर्भरता को भी कम करता है। वाहनों का विद्युत प्रणोदन आज सबसे अधिक चर्चा का विषय है।

सभी ऑटो निर्माताओं के पास इलेक्ट्रिक वाहनों और इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी (ईवीबी) का अपना डिज़ाइन होता है। हालांकि लेड-एसिड बैटरी हाल के समय तक सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली ईवीबी थी, अब ली-आयन बैटरी ने अग्रणी भूमिका निभा ली है। लेकिन प्रारंभिक लागत और सुरक्षा पहलुओं पर विचार करते हुए, लीड-एसिड बैटरी को पूरी तरह से तब तक नहीं हटाया जा सकता जब तक कि ली-आयन इलेक्ट्रिक वाहनों के बैटरी पैक की लागत एक किफायती स्तर तक कम न हो जाए और सुरक्षा पहलुओं में और सुधार न हो जाए।

सभी ऑटो निर्माताओं के पास इलेक्ट्रिक वाहनों और इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी (ईवीबी) का अपना डिज़ाइन होता है। हालांकि लेड-एसिड बैटरी हाल के समय तक सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली ईवीबी थी, अब ली-आयन बैटरी ने अग्रणी भूमिका निभा ली है। लेकिन प्रारंभिक लागत और सुरक्षा पहलुओं पर विचार करते हुए, लीड-एसिड बैटरी को पूरी तरह से तब तक नहीं हटाया जा सकता जब तक कि ली-आयन इलेक्ट्रिक वाहनों के बैटरी पैक की लागत एक किफायती स्तर तक कम न हो जाए और सुरक्षा पहलुओं में और सुधार न हो जाए।
वर्ष 2010 के आसपास, दुनिया में सड़कों पर इलेक्ट्रिक वाहनों की संख्या 20,000 से भी कम थी। हालांकि, वर्ष 2019 में यह संख्या 400 गुना से अधिक बढ़ गई थी और 70 लाख के करीब थी।

वायु गुणवत्ता की लगभग 80% समस्याएं ऑटोमोबाइल उत्सर्जन से संबंधित हैं। पश्चिम और जापान के औद्योगिक देशों में, यह स्थापित किया गया है कि कार्बन डाइऑक्साइड का दो-तिहाई, नाइट्रोजन ऑक्साइड का एक तिहाई, और लगभग आधा हाइड्रोकार्बन उपर्युक्त उत्सर्जन के कारण थे। जब औद्योगिक राष्ट्रों के मामले में ऐसा था, तो विकासशील देशों में यह बेहतर नहीं था जहां पर्यावरण नियंत्रण सख्ती से लागू नहीं थे।

यातायात घनत्व कम होने के बावजूद अक्षम आईसीई वाहनों ने वायु प्रदूषण में महत्वपूर्ण योगदान दिया। उपरोक्त कारणों के अलावा, वाहनों के उत्सर्जन से बड़ी मात्रा में “ग्रीनहाउस गैस” (जीएचजी) यानी CO2 का उत्पादन होता है। औसतन, एक कार CO2 के अपने वजन का लगभग चार गुना उत्पादन करेगी। यूके, यूएसए और ऑस्ट्रेलिया में सीओ 2 के सभी उत्सर्जन के क्रमशः 20, 24 और 26 प्रतिशत के लिए वाहनों का उत्सर्जन जिम्मेदार है। ये सभी कारण और 1960 और 1970 और 1973 और 1979 के तेल संकट इलेक्ट्रिक वाहनों और उपयुक्त इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी के विकास के पीछे वास्तविक कारण थे।

इलेक्ट्रिक वाहन - शून्य उत्सर्जन

एक इलेक्ट्रिक वाहन बिना किसी आंतरिक दहन इंजन (आईसीई) के ट्रैक्शन उद्देश्यों (शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहन) के लिए अकेले बैटरी द्वारा संचालित एक या अधिक इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करता है। इसलिए इसका कोई टेल-पाइप उत्सर्जन नहीं है और तथाकथित या शून्य-उत्सर्जन वाहन (ZEEV) है। हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों (HEV) में दो शक्ति स्रोत होते हैं, एक उच्च ऊर्जा सामग्री (जीवाश्म ईंधन) के साथ और दूसरा उच्च-निर्वहन दर बैटरी है।
इलेक्ट्रिक वाहनों और इसके प्रकारों का विषय बहुत बड़ा है और इस पर अलग से विस्तार से चर्चा की जाएगी। इलेक्ट्रिक वाहनों और एचईवी की संक्षिप्त परिभाषा जानने के लिए यहां पर्याप्त है।

शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों के अवयव

I. विद्युत ऊर्जा भंडारण (बैटरी)
द्वितीय. इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण मॉड्यूल (ईसीएम)
III. एक बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस)
चतुर्थ। विद्युत ड्राइव ट्रेन

हर इलेक्ट्रिक कार में एक रेंज इंडिकेटर होता है, और डैशबोर्ड पर रेंज को प्रमुखता से प्रदर्शित किया जाता है। कुछ इलेक्ट्रिक वाहनों में, लगभग 25 किमी की दूरी शेष रहने पर रोशनी चमकने लगती है।

एक पारंपरिक हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन के घटक

I. विद्युत ऊर्जा भंडारण (बैटरी)
द्वितीय. रासायनिक ऊर्जा भंडारण (ईंधन टैंक)
III. विद्युत ड्राइव ट्रेन
चतुर्थ। दहन ड्राइव ट्रेन

इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी का परिचय

इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी के लिए आवश्यक विशेषताएं

इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी के लिए कई विशेषताओं की आवश्यकता होती है, लेकिन निम्नलिखित प्रमुख महत्व के हैं और बैटरी व्यवहार्यता का उचित सटीक मूल्यांकन प्रदान करते हैं।
ए। बैटरी पैक की प्रारंभिक खरीद लागत (सभी सामग्री सहित प्रति kWh लागत)
बी। विशिष्ट ऊर्जा, जो बैटरी के आकार का सूचक है (Wh/kg)
सी। विशिष्ट शक्ति, जो त्वरण और पहाड़ी पर चढ़ने की क्षमता का सूचक है (W/kg)
डी। परिचालन लागत (लागत/किमी/यात्री)
इ। रखरखाव से मुक्त विशेषताओं के साथ लंबा चक्र जीवन
एफ। तेजी से पुनर्भरण क्षमता (10 मिनट के भीतर 80%)
जी। पुनर्योजी ब्रेकिंग के दौरान उच्च धाराओं को अवशोषित करने की क्षमता।
एच। सुरक्षा, निर्भरता और पुनर्चक्रण में आसानी।

इलेक्ट्रिक वाहन और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन

शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों में, निरंतर मोड पर बैटरी द्वारा बिजली की आपूर्ति की जानी है। बैटरी की ऊर्जा क्षमता इतनी डिज़ाइन की गई है कि यह इलेक्ट्रिक वाहनों की कुल डिज़ाइन की गई रेंज के लिए इस निरंतर डिस्चार्ज रेटिंग की आपूर्ति कर सकती है। आमतौर पर, इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी को क्षमता के 80% से अधिक डिस्चार्ज करने की अनुमति नहीं है, ताकि इसकी स्थिति (एसओसी) 20 से 25% से नीचे न गिरे।

इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी रेंज

यह बैटरी को ओवर-डिस्चार्ज से बचाने के लिए है और बैटरी के ओवर-डिस्चार्ज होने की स्थिति में आने वाली कठिनाइयों से बचने के लिए है। इसके अलावा, बैटरी को पुनर्योजी ब्रेकिंग सिस्टम से ऊर्जा इनपुट को स्वीकार करने में भी सक्षम होना चाहिए। यदि बैटरी पूरी तरह से चार्ज है, तो पुनर्योजी ब्रेकिंग ऊर्जा को बैटरी द्वारा स्वीकार नहीं किया जा सकता है।
उपर्युक्त निरंतर निर्वहन दर में वर्तमान प्रवृत्ति एक बार क्षमता रेटिंग है। उदाहरण के लिए, यदि क्षमता रेटिंग 300 आह है, तो निर्वहन दर 300 एम्पीयर है। अनिवार्य रूप से, इलेक्ट्रिक वाहनों की बैटरी दिन में एक बार पूर्ण निर्वहन का अनुभव करेगी। बेशक, इसे लागू होने पर पुनर्योजी ब्रेकिंग से वापसी ऊर्जा प्राप्त होगी।

पुनर्योजी ऊर्जा का औसत प्रतिशत लगभग 15% है। कुछ मामलों में यह आंकड़ा 40 फीसदी से ज्यादा भी जा सकता है। पुनर्योजी शक्ति 40 किलोवाट से अधिक नहीं जाती है। इसका उच्चतम मूल्य एक विशेष मंदी पर है।

आजकल, इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी निर्माता लगभग 1000 से . के चक्र जीवन का दावा करते हैं> 10,000 चक्र।

एक इलेक्ट्रिक कार बैटरी को 300 से 320 किमी की राउंड-ट्रिप रेंज के लिए नाममात्र की 36 से 40 kWh (उपयोग योग्य ऊर्जा क्षमता) बैटरी की आवश्यकता होती है। लेकिन अधिकांश ओईएम निर्माता इस मूल्य से अधिक निर्दिष्ट करते हैं, आमतौर पर, 40 से 60 प्रतिशत अधिक। यह साइकिल चलाने के कारण जीवन को कम करने के लिए क्षतिपूर्ति करेगा ताकि वारंटी की बैटरी जीवन के बाद भी, ईवी के सामान्य संचालन के लिए क्षमता का एक सुरक्षित मार्जिन हो। एक ईवी में 96-kWh बैटरी की उपयोग करने योग्य क्षमता 86.5 kWh है।

हालांकि आज की ली-आयन कोशिकाएं 170 Wh/kg विशिष्ट ऊर्जा आसानी से वितरित करती हैं, पैक की विशिष्ट ऊर्जा 35% कम हो जाती है। परिणामस्वरूप, समग्र विशिष्ट ऊर्जा घटकर 120 Wh/kg रह जाती है। 2019 में, गैर-सेल घटकों का पैक प्रतिशत लगभग 35% से घटकर लगभग 28% हो गया है। लेकिन सेल-टू-पैक तकनीक (मध्य एजेंट, मॉड्यूल को खत्म करना) जैसे तकनीकी नवाचार भविष्य की ईवी बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा में और सुधार कर सकते हैं। EV बैटरियों की वर्तमान विशिष्ट शक्ति विशेषताएँ अत्यधिक संतोषजनक हैं और इसलिए R&D इंजीनियर और वैज्ञानिक उच्च विशिष्ट ऊर्जाओं को लक्षित कर रहे हैं।

इलेक्ट्रिक वाहनों में विद्युत ड्राइव ट्रेन

ट्रैक्शन मोटर्स सभी इलेक्ट्रिक वाहनों को शक्ति प्रदान करती हैं। लेकिन इलेक्ट्रिक मोटर्स के प्रदर्शन में हेरफेर करने के लिए नियंत्रक हैं। इलेक्ट्रिक मोटर दो प्रकार की होती हैं, एसी और डीसी मोटर। उत्तरार्द्ध को नियंत्रित करना आसान है और कम खर्चीला भी है; नुकसान उनका भारी वजन और बड़ी मात्रा है। बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स में तेजी से प्रगति ने परिचालन रेंज की एक विस्तृत खिड़की के साथ अत्यधिक कुशल एसी मोटर जोड़े हैं, लेकिन परिचर उच्च लागत के साथ। ईवी में, मोटर को ऊर्जा इनपुट अत्यधिक जटिल इलेक्ट्रॉनिक सर्किट द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिसे इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल मॉड्यूल (ईसीएम) कहा जाता है। EV ऑपरेटर त्वरक पेडल के माध्यम से इनपुट देता है।

इलेक्ट्रिक वाहनों में बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस)

उपर्युक्त इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण मॉड्यूल के समान, बैटरी के लिए भी एक नियंत्रण प्रणाली है, जिसे बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) कहा जाता है, जो ईवी बैटरी के प्रदर्शन को नियंत्रित करती है। बीएमएस में सेल या मॉड्यूल स्तर पर अलग-अलग इलेक्ट्रॉनिक्स स्थापित हो सकते हैं जो कोशिकाओं के तापमान और वोल्टेज की निगरानी करते हैं, जिन्हें अक्सर वोल्टेज तापमान मॉनिटर (वीटीएम) बोर्ड कहा जाता है।

इनके अलावा, एक थर्मल प्रबंधन प्रणाली होगी, जो एक निष्क्रिय समाधान से लेकर हो सकती है जैसे कि थर्मल हीट सिंक के रूप में संलग्नक का उपयोग सक्रिय रूप से प्रबंधित तरल- या एयर-कूल्ड सिस्टम जो ठंडा (या गर्म) हवा को बल देता है या बैटरी पैक के माध्यम से तरल। करंट प्रवाह को चालू और बंद करने के लिए स्विच और वायरिंग भी सिस्टम का हिस्सा हैं। इन सभी विभिन्न प्रणालियों को सुरक्षित रूप से बैटरी कार्य करने के लिए एकल सिस्टम समाधान में एक साथ आना चाहिए और इसके जीवन और प्रदर्शन की अपेक्षाओं को पूरा करना चाहिए।

बिजली, बैटरी और इलेक्ट्रिक वाहनों का इतिहास

बिजली और बैटरी

हमें इलेक्ट्रिक बैटरी और इलेक्ट्रिक वाहनों के इतिहास पर चर्चा क्यों करनी चाहिए? एक पुरानी कहावत है: “जो लोग अतीत को याद नहीं रख सकते, वे इसे दोहराने के लिए निंदा करते हैं”। इसलिए इस बात की बुनियादी समझ होना जरूरी है कि तकनीक कैसे विकसित हुई। यह इसके भविष्य के मार्ग को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा और इसे वास्तव में सफल बनाने में प्रमुख हितधारक क्या थे। जैसा कि जॉन वार्नर ने ली-आयन बैटरी पर अपनी पुस्तक में कहा है, “समय के विश्व मेले सामान्य रूप से दुनिया में तकनीकी नवाचार और परिवर्तन की गति का एक अच्छा प्रतिनिधित्व प्रदान करते हैं” [1। जॉन वार्नर, लिथियम-आयन बैटरी पैक डिजाइन की पुस्तिका, एल्सेवियर, 2015, पृष्ठ 14]।

कोई यह समझ सकता है कि विश्व मेलों ने विभिन्न तकनीकों की स्थिति के बारे में उन दिनों की एक तस्वीर प्रदान की। बैटरी तकनीक का विकास उस समय की बिजली और बिजली के नेटवर्क की उपलब्धता, विस्तार और वृद्धि के कारण ही संभव हुआ था। यहां हमें यह समझना होगा कि केवल बिजली की “आपूर्ति” के कारण बैटरी (ऊर्जा भंडारण) की “मांग” बनाई गई थी। अन्यथा, ऊर्जा भंडारण बिल्कुल भी उभरा नहीं हो सकता है।

इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए बैटरी का विकास

पाठक आमतौर पर बैटरी को हाल के आविष्कारों में से एक मानते हैं; वे ज्यादातर लेक्लांच कोशिकाओं और लेड-एसिड कोशिकाओं के बारे में जानते हैं; हालाँकि, इस बात के प्रमाण हैं कि लगभग 250 ईसा पूर्व में बैटरी का उपयोग किया जाता था। 1930 के दशक में, एक जर्मन पुरातत्वविद् बगदाद में एक निर्माण स्थल पर काम कर रहा था और उसने कुछ ऐसा पाया जो सचमुच बैटरी के इतिहास को फिर से लिखता है जो उसने खुदाई के दौरान खोजा था वह एक गैल्वेनिक सेल की तरह लग रहा था जो लगभग 1-2 वी बिजली पैदा करने में सक्षम था।

1700 के दशक के मध्य तक बैटरी विकास पर बहुत कम प्रगति हुई थी। यह 1745-1746 में था कि दो आविष्कारकों, समानांतर लेकिन अलग-अलग ट्रैक में, बिजली को स्टोर करने के लिए “लेडेन” जार के रूप में जाना जाने लगा। फिर बेंजामिन फ्रैंकलिन, गैलवानी, वोल्टा, एम्पीयर, फैराडे, डैनियल और गैस्टन प्लांट जैसे इलेक्ट्रोकेमिस्ट, कुछ आविष्कारकों का उल्लेख करने के लिए, बिजली और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के क्षितिज में दिखाई दिए। निम्न तालिका कालानुक्रमिक क्रम में बैटरी के विकास को दर्शाती है।

बैटरी के विकास का आकर्षक इतिहास

तालिका नंबर एक –

लगभग 250 ई.पू. बगदाद या पार्थियन बैटरी (बगदाद) मिस्र के लोग शायद बैटरियों का इस्तेमाल चांदी के महीन आभूषणों पर इलेक्ट्रोप्लेट करने के लिए करते थे
लंबा गैप और छोटी प्रगति
1600 गिल्बर्ट (इंग्लैंड) विद्युत रसायन अध्ययन की स्थापना
अक्टूबर 1745 क्लिएस्ट, जर्मन भौतिक विज्ञानी लेडेन जारो
1745-1746 लेडेन विश्वविद्यालय के डच वैज्ञानिक पीटर वैन मुशचेनब्रोक, लेडेन जारो
मध्य 1700 के दशक बेंजामिन फ्रैंकलिन "बैटरी" शब्द गढ़ा गया
1786 लुइगी गलवानी (1737-1798) प्राथमिक बैटरी की खोज के लिए नींव रखी गई ("पशु बिजली")
1796 एलेसेंड्रा वोल्टा (1745-1827) पता चला कि अलग-अलग धात्विक डिस्क ("वोल्टा पाइल") जब नम पेस्ट बोर्ड सेपरेटर (नमकीन के साथ संतृप्त) के साथ एक वैकल्पिक फैशन में खड़ी हो जाती है, तो उनके बीच महत्वपूर्ण विद्युत प्रवाह लगातार प्रदान कर सकता है
1802 क्रुकशैंक (1792 - 1878) एक सीलबंद बॉक्स में Zn के समान आकार के शीट आकार के साथ Cu की व्यवस्थित शीट। नमकीन इलेक्ट्रोलाइट था।
1820 पूर्वाह्न एम्पीयर (1755 - 1836) विद्युत चुंबकत्व
1832 और 1833 माइकल फैराडे फैराडे के नियम
1836 जेएफ डेनियल CuSO4 में Cu और ZnSO4 में Zn
1859 रेमंड गैस्टन प्लांटे (1834-1889) (फ्रांस) लेड-लेड डाइऑक्साइड सेल का आविष्कार
1860 रेमंड गैस्टन प्लांटे (1834-1889) (फ्रांस) फ्रेंच अकादमी, पेरिस में प्रस्तुति
1866 [5] जर्मन इलेक्ट्रिकल इंजीनियर के वर्नर वॉन सीमेंस इलेक्ट्रोमैकेनिकल डायनेमो का विकास
1873 ज़ेनोब ग्रैमे, बेल्जियम के वैज्ञानिक मैग्नेटो इलेक्ट्रिक जनरेटर और पहली डीसी मोटर का आविष्कार
1866 गेरोगे-लियोनेल लेक्लेन्चे गेरोगे-लियोनेल लेक्लेन्चे (फ्रांस) (1839 - 1882) लेक्लेन्श सेल का आविष्कार
1881 केमिली ए फॉरे (फ्रांस) 1840 - 1898) लीड ग्रिड को चिपकाना
1881 छूट शुरू सुरमा के साथ सीसा का सेलन मिश्रधातु
1880 के दशक- -- फ्रांस, यूके, यूएसए और यूएसएसआर जैसे कई देशों में वाणिज्यिक उत्पादन शुरू किया गया था
1881 - 1882 ग्लैडस्टोन और जनजाति लेड एसिड सेल रिएक्शन के लिए डबल सल्फेट सिद्धांत
1888 गैसनर (यूएसए) शुष्क सेल का समापन
1890- -- इलेक्ट्रिक रोड वाहन
1899 जुंगनर (स्वीडन) (1869-1924) निकल-कैडमियम सेल का आविष्कार
1900 संयुक्त राज्य अमेरिका और फ्रांस में 1900 घरों, कारखानों की रोशनी और रेलगाड़ियाँ।
1900 ए। व्यक्तिगत छल्ले के साथ फिलिपर्ट ट्यूबलर लीड-एसिड सेल प्लेट्स
1900 ख. वुडवर्ड ट्यूबलर लीड-एसिड सेल प्लेट्स ट्यूबलर बैग के साथ
1901 टीए एडिसन (यूएसए) (1847-1931) निकल-लौह जोड़े का आविष्कार
1902 वेड, लंदन पुस्तक "माध्यमिक बैटरी"
1910 लोहार स्लॉटेड रबर ट्यूब (एक्साइड आयरनक्लैड .)
1912 100 ईवी संयुक्त राज्य अमेरिका में निर्माताओं ने 6000 इलेक्ट्रिक यात्री कारों और 4000 वाणिज्यिक कारों का निर्माण किया
1919 जी. शिमदज़ु (जापान) लीड ऑक्साइड निर्माण के लिए बॉल मिल
1920 -- लेड-एसिड कोशिकाओं की ऋणात्मक प्लेटों में लिग्निन का उपयोग।
1920 के बाद पूरी दुनिया में नए अनुप्रयोग जैसे आपातकालीन बिजली आपूर्ति, रेलकारों की एयर कंडीशनिंग और जहाजों, विमानों, बसों और ट्रकों पर अन्य सेवाओं की मेजबानी
1938 एई लैंग ऑक्सीजन चक्र का सिद्धांत
1943- 1952 लेविन और थॉम्पसन; जीनिन, न्यूमैन और गोट्समैन; ब्यूरो तकनीक गौत्र सीलबंद निकल कैडमियम का निर्माण
1950 गॉर्ज वुड विनाल प्राथमिक बैटरियों पर पुस्तक
1955 गॉर्ज वुड विनाल भंडारण बैटरियों पर पुस्तक (चौथा संस्करण)
1965 गेट्स कॉर्पोरेशन के जॉन डेविट सीलबंद लेड-एसिड पर परियोजना प्रस्ताव बैटरियों
1967 1967 में प्रौद्योगिकी के आविष्कार के बाद बैटल-जिनेवा रिसर्च सेंटर में Ni-MH बैटरी पर काम शुरू हुआ
1969 रुएत्ची और ओकरमैन सीलबंद सीसा-एसिड कोशिकाओं में पुनर्संयोजन प्रक्रिया
मध्य 1970 - वीआर लैब्स का विकास
1971 गेट्स एनर्जी प्रोडक्ट्स गेट एनर्जी प्रोडक्ट्स द्वारा पेश किया गया डी-सेल (डेनवर, सीओ, यूएसए .)
1973 एडम हेलर प्रस्तावित लिथियम थियोनिल क्लोराइड प्राथमिक सेल
1975 डोनाल्ड एच. मैक्लेलैंड और जॉन डेविट ऑक्सीजन चक्र सिद्धांत के आधार पर वाणिज्यिक सीलबंद लीड-एसिड बैटरी
1979 - 1980 जेबी गुडएनफ और सहकर्मी सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री जो लगभग 3V से ऊपर की क्षमता पर लिथियम के साथ प्रतिक्रिया करती है, यदि उनमें पहले से ही लिथियम होता है, और इस लिथियम को विद्युत रूप से निकाला जा सकता है।
1980 के दशक- -- 1980 के दशक में खोजे गए नए हाइड्राइड मिश्र धातु
1986 स्टैनफोर्ड ओव्शिंस्की नी-एमएच बैटरी का ओवोनिक्स द्वारा पेटेंट कराया गया था।
1989 - 1990 -- निकल धातु का व्यावसायीकरण हाइड्राइड बैटरी
1991 योशियो निशिओ ली-आयन सेल
1992 योशियो निशि (सोनी कॉर्पोरेशन) 1995 में 30वें टोक्यो मोटर शो में लिथियम-आयन बैटरी वाला एक ईवी प्रदर्शित किया गया था।
1996 गुडइनफ, अक्षय पाधी और सहकर्मी प्रस्तावित ली आयरन फॉस्फेट कैथोड सामग्री
1992 केवी कोर्डेश (कनाडा) रिचार्जेबल क्षारीय मैंगनीज-डाइऑक्साइड कोशिकाओं (रैम) का व्यावसायीकरण
1993 -- ओबीसी ने निकेल-मेटल के साथ ईवी का दुनिया का पहला प्रदर्शन किया 1993 में हाइड्राइड बैटरी।
1997 एम। शियोमी और सहकर्मी, जापान भंडारण बैटरी कं, लिमिटेड, जापान नकारात्मक HEV या फोटोवोल्टिक पावर सिस्टम अनुप्रयोगों पर कार्बन की बढ़ी हुई मात्रा का जोड़।
1999* -- ली-आयन का व्यावसायीकरण पॉलिमर सेल
2002 - 2003 डी. स्टोन, ई. एमजे केलावे, पी. जेनिंग्स, क्रो, ए कूपर एकाधिक टैब VRLAB
2002 वाई. ओगाटा Ba . के साथ Ba जोड़ Pb-Ca-Sn के साथ नया पॉजिटिव-ग्रिड लेड एलॉय
2004 -2006 लैम और सहकर्मी, सीएसआईआरओ ऊर्जा प्रौद्योगिकी, ऑस्ट्रेलिया HEVs के लिए अल्ट्रा बैटरी
2006 एसएम तबाताबाई और सहकर्मी एक कार्बनिक फोम यौगिक से बने त्रि-आयामी जालीदार शीट से बनी ग्रिड सामग्री। कॉपर प्लेटिंग का उपयोग करके फोम ग्रिड को विद्युत चालकता प्रदान की जाती है
2006 चांगसोंग दाई और सहकर्मी लेड प्लेटेड कॉपर फोम ग्रिड के लिए नकारात्मक प्लेटें
2008 ईएएलएबीसी, द फुरुकावा बैटरी कं, लिमिटेड, जापान, सीएसआईआरओ एनर्जी टेक्नोलॉजी, ऑस्ट्रेलिया और प्रोवेक्टर लिमिटेड, यूके HEV के लिए अल्ट्रा बैटरी (144V, 6.7Ah) का 100,000 मील तक सड़क परीक्षण किया गया। प्रदर्शन Ni-MH बैटरी से अधिक हो गया
2011 Argonne नेशनल लैब निकल-मैंगनीज-कोबाल्ट कैथोड सामग्री (एनएमसी)
2013 एन ताकामी एट अल। लिथियम टाइटेनियम ऑक्साइड एनोड
2018 एन ताकामी एट अल TiNb2O7 एनोड्स
2020 ब्लूमबर्गएनईएफ LIB पैक की लागत US$ 176/kWh = 127 सेल लागत + 49 पैक लागत तक कम हो जाती है)

इलेक्ट्रिक वाहनों का अद्भुत इतिहास !!

ईवीएस का इतिहास 19वीं सदी की शुरुआत से एक लंबी अवधि में फैला हुआ है।
निम्नलिखित तालिका उन घटनाओं का विवरण देती है जिनके कारण आज के ईवीएस हुए हैं

तालिका 2

आविष्कारक देश अवधि विवरण
1 एन्योस इस्तवान जेडलिक हंगेरियन भौतिक विज्ञानी 1828 पहली इलेक्ट्रिक मॉडल कार
2 थॉमस डेवनपोर्ट एक अमेरिकी आविष्कारक 1834 पहली व्यावसायिक रूप से सफल इलेक्ट्रिक मोटर
3 सिब्रैंडस स्ट्रेटिंग और क्रिस्टोफर बेकर डच प्रोफेसर 1834-1835 1835, 1834 में स्टीम ट्राइसाइकिल 1835 पहली बैटरियों में से एक से सुसज्जित एक पूर्ण-विद्युत ट्राइसाइकिल
4 रॉबर्ट डेविडसन स्कॉटिश आविष्कारक 1837-1840 1837 में अपनी बैटरियों का निर्माण किया और अपनी पहली उचित आकार की इलेक्ट्रिक मोटर बनाई।
5 गुस्ताव ट्रौवे 1881 एक Starley संचायक के साथ सीमेंस द्वारा विकसित एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर में सुधार। उन्होंने इस इंजन को एक अंग्रेजी ट्राइसाइकिल पर स्थापित किया था, इस प्रकार उन्होंने इतिहास में पहले ईवी का आविष्कार किया था।
6 विलियम मॉरिसन संयुक्त राज्य अमेरिका 1892 अपनी छह-व्यक्ति, चार-अश्वशक्ति गाड़ी विकसित की जो लगभग 14 मील/घंटा की अधिकतम गति प्राप्त कर सके
7 हेनरी फ़ोर्ड डेट्रायट 1893 1893 में, गैसोलीन इंजन का सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया [https://www .history.com/topics/inventions/model-t].
8 हेनरी जी मॉरिस और पेड्रो जी सालोम फ़िलाडेल्फ़िया 1894 इलेक्ट्रोबैट ने अपने कम डाउनटाइम और अधिक यात्राओं के कारण घोड़े से चलने वाली कैब की तुलना में एक आकर्षक व्यवसाय की पेशकश की
9 बेल लेबोरेटरीज, संयुक्त राज्य अमेरिका 1945 थाइरिस्टर का आविष्कार किया जिसने वैक्यूम ट्यूबों को जल्दी से बदल दिया
10 विलियम शॉक्ले बेल लेबोरेटरीज, 1950 सिलिकॉन नियंत्रित दिष्टकारी (एससीआर) या थाइरिस्टर
11 मोल और अन्य पावर इंजीनियर सामान्य विद्युतीय 1956 विलियम शॉक्ले द्वारा एससीआर
12 जनरल मोटर्स (जीएम) जनरल मोटर्स (जीएम) 1966 इलेक्ट्रोवन

इलेक्ट्रिक वाहनों पर मजेदार तथ्य !!

क्रमांक विवरण
1 संयुक्त राज्य अमेरिका में इलेक्ट्रिक कार रेस ने 1897 से कई उत्साही लोगों को आकर्षित किया। उस साल पोप मैन्युफैक्चरिंग कंपनी ने करीब 500 इलेक्ट्रिक वाहन बनाए थे।
2 20वीं सदी (1910-1930) के पहले तीन दशक इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सबसे अच्छे समय थे। इस अवधि के दौरान इलेक्ट्रिक वाहनों ने गैसोलीन वाहनों के साथ प्रतिस्पर्धा की, तत्कालीन अमेरिकी शहरों की कच्ची सड़कों के साथ, उनकी छोटी ड्राइविंग रेंज कोई समस्या नहीं थी। लेकिन, यूरोप में, पक्की सड़कों के कारण लंबी दूरी की यात्रा में सुधार होने के कारण, जनता लंबी दूरी की कारों को चाहती थी, जिन्हें ICE वाहन पेश करने के लिए तैयार थे।
3 1910 के दशक में बड़े अमेरिकी शहरों ने बिजली के लाभों का आनंद लेना शुरू किया। उन दिनों ईवी के लिए छोटी ड्राइविंग रेंज अनुकूल थी। टैक्सियों और डिलीवरी वैन के लिए बेड़े के मालिकों के साथ इलेक्ट्रिक वाहनों को बाजार में आसानी से स्वीकार किया गया था।
4 आईसीई वाहनों के इतिहास में तीन महत्वपूर्ण घटनाओं ने उनके तेजी से विकास को गति दी और साथ ही, ईवी के ताबूत में आखिरी कील ठोक दी। ए। 1908 में हेनरी फोर्ड के "लो-कॉस्ट, हाई-वॉल्यूम" मॉडल टी की शुरूआत। [https://en .wikipedia.org/wiki/Ford_Model_T] बी। चार्ल्स केटरिंग ने 1912 में इलेक्ट्रिक ऑटोमोबाइल स्टार्टर का आविष्कार किया। सी। अमेरिकी राजमार्ग प्रणाली ने अमेरिकी शहरों को जोड़ना शुरू किया
5 1960 और 1970 के दशक की पर्यावरणीय चिंताओं ने ईवीबी पर अनुसंधान एवं विकास कार्यों को जबरदस्त प्रोत्साहन दिया। सीमा और प्रदर्शन अभी भी बाधाओं को दूर करने के लिए थे
6 फिर से 1973 और 1979 के तेल संकट ने EVB विकास को और भी अधिक प्रोत्साहन दिया।
7 आईसीई वाहनों की विशाल आबादी ने वायु गुणवत्ता मानकों का उल्लंघन करके वायु-गुणवत्ता की समस्याएँ पैदा कीं। यह दुनिया के उन्नत शहरों में विशेष रूप से ऐसा था। इसने कैलिफोर्निया राज्य, संयुक्त राज्य अमेरिका को 1990 की शुरुआत में इलेक्ट्रिक वाहनों के प्रचार के लिए स्वच्छ वायु अधिनियम को अपनाने के लिए प्रेरित किया।
8 स्वच्छ वायु अधिनियम ने मूल रूप से अनिवार्य किया कि राज्य में बेचे जाने वाले सभी नए लाइट-ड्यूटी वाहनों में से 2% 1998 (30,000 EV) तक ZEV होंगे, 2001 में 5% (75,000) 2003 में 10% (1,50,000) तक बढ़ेंगे। इसके अलावा, उन राज्यों में जो कैलिफोर्निया के कार्यक्रम का पालन नहीं करते हैं, ऑटो निर्माताओं को लाइट-ड्यूटी वाहनों में 1994 और 1996 के बीच NOx और कुल हाइड्रोकार्बन के टेल-पाइप उत्सर्जन को क्रमशः 60% और 39% कम करना होगा। 2003 में पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) द्वारा उत्सर्जन में 50% की और कमी की आवश्यकता थी।
9 29 मार्च 1996 को, कैलिफ़ोर्निया एयर रिसोर्सेज बोर्ड (CARB) 1998 ZEV जनादेश को प्रतिकूल रूप से प्रभावित ऑटो निर्माताओं और तेल आपूर्तिकर्ताओं के मजबूत दबाव के परिणामस्वरूप नरम कर दिया गया था, एक स्वतंत्र पैनल का आकलन है कि उन्नत बैटरी वर्ष तक उपलब्ध नहीं कराई जा सकती हैं। 2001 भी एक और कारण था। उपरोक्त पैनल के आकलन के अनुसार, इस तरह की बेहतर बैटरी हाल ही में 2018 में कुछ हद तक सस्ती कीमत पर उपलब्ध थीं (पैक लागत यूएस $ 176 / kWh = 127 सेल लागत + 49 पैक लागत)। बैटरी पेशेवरों ने भविष्यवाणी की थी कि EVB की लागत 2025 तक कम होकर <100 USD /kWh और 2030 तक USD 62/kWh (एक्सट्रपलेशन द्वारा) आ जाएगी।
10 यूनाइटेड स्टेट्स एडवांस्ड बैटरी कंसोर्टियम (USABC): संयुक्त राज्य अमेरिका की संघीय सरकार और तीन प्रमुख अमेरिकी ऑटोमोबाइल निर्माताओं (क्रिसलर, फोर्ड और जनरल मोटर्स) ने अपने संसाधनों (लगभग यूएस $ 262 मिलियन) को 3 वर्षों की अवधि में बैटरी अनुसंधान में जमा करने का निर्णय लिया। इन निर्माताओं ने, इलेक्ट्रिक पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट (EPRI) जैसे अन्य संगठनों के साथ, वर्ष 1991 में यूनाइटेड स्टेट्स एडवांस्ड बैटरी कंसोर्टियम (USABC) की स्थापना की है, जिसमें यूएसए की सरकार को समान फंडिंग मिलती है।
11 यूएसएबीसी ने पहले चरण (1994-95) के लिए एक अंतरिम बैटरी पैक विकसित करने के इरादे से ईवी बैटरी (तालिका 3) के लिए लक्ष्यों के दो सेट तैयार किए और एक दीर्घकालिक लक्ष्य बनाया ताकि ईवी प्रदर्शन आईसी इंजन वाहनों के साथ प्रतिस्पर्धी हो।
12 उन्नत लीड एसिड बैटरी कंसोर्टियम (ALABC): एएलएबीसी [5. आरएफ नेल्सन, द बैटरी मैन, मई 1993, पीपी. 46-53] की स्थापना मार्च 1992 में उच्च के विकास के लिए 19.3 मिलियन अमेरिकी डॉलर (लगभग 48 करोड़ रुपए) के फंड के साथ 4 वर्षीय अनुसंधान योजना का प्रबंधन करने के लिए की गई थी। -परफॉर्मेंस ईवी लेड-एसिड बैटरी जो शॉर्ट से लेकर मिड-टर्म में ईवी मार्केट के महत्वपूर्ण हिस्से की सेवा करेगी। ALABC का प्रबंधन इंटरनेशनल लीड जिंक रिसर्च ऑर्गनाइजेशन (ILZRO) द्वारा किया जाता है और यह चौदह सबसे बड़े लीड उत्पादकों, बारह बैटरी निर्माताओं, इलेक्ट्रिक यूटिलिटीज, मोटर निर्माताओं, चार्जर और कपलिंग निर्माताओं, पावर-ट्रेन आपूर्तिकर्ताओं, नियंत्रक / इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माताओं के बीच एक साझेदारी संगठन है। और ईवी व्यापार संगठन।
13 1991 से, ऊर्जा विभाग (डीओई) के यूनाइटेड स्टेट्स एडवांस्ड बैटरी कंसोर्टियम (यूएसएबीसी) के वाहन प्रौद्योगिकी कार्यालय (वीटीओ) के बीच सहकारी अनुसंधान एवं विकास समझौतों को अंतिम रूप दिया गया।
14 वार्षिक ली-आयन बैटरी बाजार का आकार 25 बिलियन डॉलर (2019) से बढ़कर 116 बिलियन डॉलर (2030) हो सकता है।
15 बैटरी पैक की लागत 2019 में 1100 $/kWh से घटकर 156 हो गई और 2030 में 62 $/kWh होने का अनुमान है। (ब्लूमबर्गएनईएफ)

इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए निकल धातु हाइड्राइड बैटरी प्रौद्योगिकी

Ni-MH बैटरी सिस्टम का आविष्कार Ni-Cd और Ni-H2 दोनों बैटरी का व्युत्पन्न है। Ni-Cd सिस्टम में Cd को खतरनाक सामग्री माना जाता है। नई प्रणाली के संबद्ध लाभ उच्च विशिष्ट ऊर्जा, आवश्यक कम दबाव और नी-एमएच कोशिकाओं की लागत थे। 20 वर्षों की अवधि में दो जर्मन ऑटो निर्माताओं द्वारा काम का समर्थन किया गया था

ऊर्जा पैदा करने वाली विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं:
नकारात्मक इलेक्ट्रोड को छोड़कर, Ni-Cd और Ni-MH कोशिकाओं के बीच बहुत समानता है। जैसा कि Ni-Cd कोशिकाओं के मामले में, निर्वहन के दौरान, सकारात्मक सक्रिय सामग्री (PAM), निकल ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड, निकल हाइड्रॉक्साइड में कम हो जाती है। (इस प्रकार, सकारात्मक इलेक्ट्रोड कैथोड के रूप में व्यवहार करता है):

NiOOH + H 2 O +e डिस्चार्ज↔चार्ज Ni(OH) 2 + OH E° = 0.52 वोल्ट

नकारात्मक सक्रिय पदार्थ (NAM), नीचे दिए गए अनुसार प्रतिक्रिया करता है: (इस प्रकार ऋणात्मक इलेक्ट्रोड एक एनोड के रूप में व्यवहार करता है):

एमएच + ओएच डिस्चार्ज↔चार्ज एम + एच 2 ओ + ई ई डिग्री = -0.83 वोल्ट

यानी डिस्चार्ज के दौरान हाइड्रोजन का डिसोर्शन होता है।

निर्वहन के दौरान कुल प्रतिक्रिया है

NiOOH + H 2 O + e डिस्चार्ज↔चार्ज Ni(OH) 2 + OH

एमएच + ओएच डिस्चार्ज↔चार्ज एम + एच 2 ओ +

NiOOH + MH डिस्चार्ज↔चार्ज Ni(OH) 2 + M E° = 1.35 वोल्ट

कृपया याद रखें कि

सेल वोल्टेज = वी पॉजिटिव – वी नेगेटिव

इसलिए 0.52 – (-0.83) = 1.35 वी

यहाँ यह ध्यान देने योग्य है कि अर्ध कोशिका अभिक्रियाओं में दिखाए गए पानी के अणु समग्र या कुल कोशिका प्रतिक्रिया में प्रकट नहीं होते हैं। यह इलेक्ट्रोलाइट (जलीय पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड घोल) के ऊर्जा-उत्पादक प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेने के कारण है और यह केवल चालकता उद्देश्यों के लिए है। इसके अलावा, ध्यान दें कि लेड-एसिड कोशिकाओं में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में उपयोग किए जाने वाले सल्फ्यूरिक एसिड का जलीय घोल वास्तव में प्रतिक्रिया में भाग ले रहा है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

पीबीओ 2 + पीबी + 2 एच 2 एसओ 4 डिस्चार्ज 2 चार्ज 2 पीबीएसओ 4 + 2 एच 2

यह लेड-एसिड कोशिकाओं और क्षारीय कोशिकाओं के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है। चार्ज प्रतिक्रिया के दौरान रिवर्स प्रक्रिया होती है।

सीलबंद निकल-धातु हाइड्राइड सेल वाल्व-विनियमित लीड-एसिड (वीआरएलए) कोशिकाओं में होने वाली ऑक्सीजन-पुनर्संयोजन प्रतिक्रिया का उपयोग करता है, इस प्रकार आंतरिक दबाव में अवांछित वृद्धि को रोकता है जो गैसों के अंत की ओर उत्पन्न होता है। चार्ज और विशेष रूप से ओवरचार्ज के दौरान।

चार्ज के दौरान, PAM NAM से पहले फुल चार्ज पर पहुंच जाता है और इसलिए पॉजिटिव इलेक्ट्रोड ऑक्सीजन को विकसित करना शुरू कर देता है।

4OH → 2H 2 O + O 2 + 4e

इस प्रकार उपरोक्त प्रतिक्रिया से विकसित गैस इलेक्ट्रोलाइट निर्माण के भूखे और उपयुक्त विभाजक को नियोजित करके विभाजक के झरझरा मैट्रिक्स के माध्यम से NAM तक जाती है।

क्योंकि O 2 , MH इलेक्ट्रोड के साथ मिलकर नेगेटिव इलेक्ट्रोड पर पानी उत्पन्न करता है, बैटरी के अंदर प्रेशर बिल्ड-अप को रोका जाता है। फिर भी, एक विस्तारित अधिभार या चार्जर की खराबी के मामले में एक सुरक्षा वाल्व होता है।

4MH + O 2 → 4M + 2H 2 O

इसके अलावा, डिजाइन द्वारा, NAM को कभी भी पूर्ण चार्ज में आने की अनुमति नहीं है, इस प्रकार हाइड्रोजन उत्पादन की संभावना को रोकता है। इसके अतिरिक्त, सेल की पुनर्संयोजन दक्षता की क्षमता से परे O2 पीढ़ी को प्रतिबंधित करने के लिए एक बुद्धिमान चार्ज एल्गोरिदम का पालन करना बहुत महत्वपूर्ण है। यह दो सक्रिय सामग्रियों के अनुपात के सावधानीपूर्वक नियंत्रण द्वारा भी प्राप्त किया जाता है।

पाठक नी-एमएच बैटरी के विस्तृत विवरण के लिए निम्नलिखित का उल्लेख कर सकते हैं
ए। हैंडबुक में माइकल फेटेंको और जॉन कोच द्वारा नी-एमएच बैटरी पर अध्याय
बी। Kaoru Nakajima and Yoshio Nishi Chapter 5 in: Energy Storage Systems for Electronics.

इलेक्ट्रिक वाहनों में लीड एसिड बैटरी तकनीक

उन्नत लीड एसिड बैटरी कंसोर्टियम (एएलएबीसी) [7. JF Cole, J. Power Sources, 40, (1992) 1-15] की स्थापना मार्च 1992 में 19.3 मिलियन अमेरिकी डॉलर (लगभग 48 करोड़ रुपये) के फंड के साथ 4 साल की शोध योजना का प्रबंधन करने के लिए की गई थी। उच्च प्रदर्शन वाली ईवी लेड-एसिड बैटरी जो अल्पावधि से मध्यावधि में ईवी बाजार के एक महत्वपूर्ण हिस्से की सेवा करेगी।

ILZRO ने इस कंसोर्टियम का प्रबंधन किया और चौदह सबसे बड़े लीड उत्पादकों, बारह बैटरी निर्माताओं, विद्युत उपयोगिताओं, मोटर निर्माताओं, चार्जर और कपलिंग निर्माताओं, पावर-ट्रेन आपूर्तिकर्ताओं, नियंत्रक/इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माताओं और EV व्यापार संगठनों के बीच एक साझेदारी संगठन है। सदस्यता वर्तमान में 48 है, जो 13 देशों से है। एएलएबीसी (अब सीबीआई) के पांच महत्वपूर्ण अनुसंधान और विकास लक्ष्य हैं जिन्हें तालिका 3 में शामिल किया गया है। उन्नत लेड-एसिड बैटरी 90 मील या उससे अधिक की दैनिक यात्रा रेंज वाले इलेक्ट्रिक वाहन, कुछ मिनटों के रिचार्जिंग समय और लगभग 3 वर्षों के जीवनकाल के साथ प्रदान करने में सक्षम हैं।

1998 में ALABC की प्रौद्योगिकी की स्थिति इंगित करती है कि, वर्तमान में ट्रेन में परियोजनाओं के साथ, 48 Wh/kg, 150W/kg के प्रदर्शन विशेषता के साथ वाल्व-विनियमित लीड-एसिड बैटरी, 10 मिनट में 80% का तेज़ चार्ज, और 800 का चक्र जीवन 1998 के अंत से पहले विकास के लिए निर्धारित समय पर है। इस तरह के प्रदर्शन की उपलब्धि 1990 के दशक के दौरान लीड-एसिड बैटरी समुदाय द्वारा एक शानदार प्रगति का प्रतिनिधित्व करेगी और एक इलेक्ट्रिक ऑटोमोबाइल की संभावना को 100 मील से अधिक की सीमा के साथ प्रदान करती है, जिसे एक दिन में कई बार दोहराया जा सकता है। बैटरी पैक के जीवनकाल के दौरान 500 बार [https://batteryuniversity .com/learn/article/battery_developments]

इलेक्ट्रिक वाहनों में लिथियम-आयन बैटरी

लिथियम आयन बैटरी के विकास का इतिहास

टेबल तीन:

अनुसंधान कार्य आविष्कारक / लेखक वर्ष संबंधन टिप्पणियां
ठोस चरण NaAl11O17 की उच्च आयनिक चालकता की खोज, जिसे सोडियम β-एल्यूमिना कहा जाता है, जो Na-S बैटरी सिस्टम की ओर ले जाती है कुमेर और सहकर्मी 1967 फोर्ड मोटर कंपनी प्रयोगशाला ली-आयन सेल का इतिहास शुरू हुआ
ना-एस बैटरी सिस्टम एन. वेबर और जेटी कुमेर 1967 फोर्ड मोटर कंपनी प्रयोगशाला उच्च तापमान प्रणाली
FeS या FeS2 का अध्ययन कैथोड सामग्री बनाम ली धातु के रूप में किया जाता है डॉ विसर्स एट अल। 1974 एएनएल ली के साथ प्रतिक्रिया पर, ये सामग्री प्रारंभिक चरणों के गायब होने और नए लोगों के गठन के साथ, पुनर्गठन प्रतिक्रियाओं से गुजरती हैं
ली मेटल एनोड और टाइटेनियम सल्फाइड (TiS2) कैथोड प्रो. व्हिटिंगम 1976 बिंघमटन विश्वविद्यालय, बिंघमटन, न्यूयॉर्क 13902, संयुक्त राज्य अमेरिका ली ने साइकिल चलाने पर धातु की सतह पर डेंड्राइट का निर्माण किया, जिसके परिणामस्वरूप शॉर्ट-सर्किट हुआ।
प्रारंभिक रूप से लिथियम युक्त सामग्री, और उनसे लिथियम को विद्युत रासायनिक रूप से हटाना, 1980 में Li1−xCoO2 पर काम किया गया था। प्रो. गुडएनफ और सहकर्मी 1980 ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी, यूके ली इंटरकलेशन यौगिक
कोक पर आधारित विशेष एनोड सामग्री अकीरा योशिनो 1985 नई एनोड सामग्री
उपरोक्त एनोड सामग्री को LixCoO2 . के साथ जोड़ा गया था अकीरा योशिनो 1986 असाही केसी कॉर्पोरेशन ली-आयन सेल
ली-आयन बैटरी की सुरक्षा साबित हुई अकीरा योशिनो 1986 असाही केसी कॉर्पोरेशन ली-आयन बनाम ली मेटल एनोड सुरक्षा साबित हुई
1991 में एक वाणिज्यिक ली-आयन बैटरी। 1991 सोनी कॉर्पोरेशन
आगे के विकास के साथ, ली-आयन बैटरी का व्यावसायीकरण किया गया। 1992 असाही केसी और तोशिबा का एक संयुक्त उद्यम।
नई कैथोड सामग्री ली मैंगनेट और ली आयरन फॉस्फेट गुडइनफ का समूह 1997 गुडइनफ का समूह
ग्रेफाइट एनोड 1990

ली-आयन लिथियम कोबाल्टेट (एलसीओ) सेल केमिस्ट्री

कुल प्रतिक्रिया है

सी 6 + लीकोओ 2 ⇄ ली एक्स सी 6 + ली 1-एक्स सीओओ 2

सेल = 3.8 – (0.1) = 3.7 वी.

LiFePO4 रसायन की ली-आयन कोशिका

कुल प्रतिक्रिया LiFePO 4 + 6C →LiC 6 + FePO 4

सेल = 3.3 – (0.1) = 3.2 वी

आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहनों का युग

यह वास्तव में 1990 के दशक तक नहीं था कि प्रमुख वाहन निर्माता हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक वाहनों के समाधान पर काम करते थे और परिणाम देने लगे थे। इन प्रगतियों के समानांतर, पहली वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी 1991 में बाजार में पेश की गईं और जल्दी से अपनाई गईं। व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स के तेजी से प्रसार के साथ, ये उच्च ऊर्जा-घनत्व वाली बैटरी पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स से हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक वाहनों के कई अलग-अलग अनुप्रयोगों के लिए पसंद का ऊर्जा भंडारण समाधान बन गईं।

ईवीएस के आधुनिक युग की शुरुआत 1970 के दशक में तेल की कमी से हुई थी।

आधुनिक एचईवी/इलेक्ट्रिक वाहन का विकास

टेबल-4

ईवी/एचईवी लगभग। वर्ष टिप्पणियां
जनरल मोटर्स' (जीएम) EV1. 1996-1999 ईवी 1
समानांतर हाइब्रिड ट्रक ”(PHT), 1999
2-मोड हाइब्रिड सिस्टम 2008
"बेल्ट-अल्टरनेटर-स्टार्टर" (बीएएस) -टाइप माइल्ड हाइब्रिड सिस्टम 2011 1. GM का पहला BAS 36-V सिस्टम था जिसमें Cobasys द्वारा विकसित Ni-MH बैटरी थी। 2. दूसरी पीढ़ी (ई-असिस्ट) ने सिस्टम के वोल्टेज को 115 वी तक बढ़ा दिया और हिताची व्हीकल एनर्जी लिमिटेड द्वारा डिजाइन की गई 0.5 kWh ली-आयन एयर-कूल्ड बैटरी में बदल दिया।
जीएम की वोल्टेक तकनीक 2010 वोल्ट एक "श्रृंखला हाइब्रिड" है जो एलजी केम से कोशिकाओं और जीएम और दो इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा डिजाइन किए गए पैक के साथ 355-वी लिथियम-आयन बैटरी के साथ एक छोटा आईसीई दोनों को जोड़ती है।
टोयोटा हाइब्रिड सिस्टम (THS) 1997 ~1.7 kWh ऊर्जा के साथ एयर-कूल्ड 288-V Ni-MH बैटरी
सभी इलेक्ट्रिक RAV4 SUV 2006 टेस्ला मॉडल-एस बैटरी पैक पर आधारित दूसरी पीढ़ी की RAV4 EV बैटरी में लगभग 52 kWh वाली 386-V Li-ion बैटरी थी।
होंडा इनसाइट 1999-2006 एक "टू-सीटर, उच्चतम ईंधन-अर्थव्यवस्था गैसोलीन - ईंधन से चलने वाला हाइब्रिड वाहन"
मित्सुबिशी 2009 मैं-MiEV
माजदा 2000-2011 उनकी श्रद्धांजलि, मज़्दा3 और माज़दा6 पर संकर विकल्प
हुंडई 2012 एक संकर सोनाटा, टस्कन, और एलांट्रा
किआस 2000 एक हाइब्रिड ऑप्टिमा
सुबारू 2007 XV क्रॉसस्ट्रेक और एक स्टेला प्लग-इन हाइब्रिड।
निसान 2010 पत्ता
पायाब 2011 1. फोकस ईवी 23 kWh ली-आयन बैटरी (एलजी केम) का उपयोग करता है; 2. सी-मैक्स (2012)
बीएमडब्ल्यू 2013 ई-ट्रॉन, आई-8, और एक्टिव हाइब्रिड
चीनी BYD, बीजिंग ऑटोमोटिव इंडस्ट्री कॉर्पोरेशन (BAIC), जेली, शंघाई ऑटोमोटिव इंडस्ट्री कॉर्पोरेशन (SAIC) चांगान, चेरी, डोंगफेंग, फर्स्ट ऑटो वर्क्स (FAW), ब्रिलिएंस ऑटोमोटिव, फ़ोटन, ग्रेट वॉल, लीफ़ान, और कई अन्य 2000 के बाद के भाग .

आज, ईवीएस और एचईवी स्पष्ट रूप से यहां रहने के लिए हैं। 2030 के दशक की शुरुआत तक, जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी में सुधार जारी है और बैटरी की लागत आसानी से सस्ती हो जाती है, शून्य-उत्सर्जन ईवी (जेडईवी) का विकल्प वाहन मालिकों के लिए अन्य सभी विकल्पों से आगे निकल जाएगा।

EV बैटरी की कीमतें, जो 2010 में $1,100 प्रति किलोवाट-घंटे से ऊपर थीं, 2019 में 87% गिरकर $156/kWh हो गई हैं। 2023 तक, औसत कीमतें $100/kWh के करीब पहुंच सकती हैं।

तालिका 5

[2. ग्लोबल ईवी आउटलुक 2020 (आईईए) पेज 155, https://webstore.iea.org/download/direct/3007]

इलेक्ट्रिक वाहन स्टॉक, बिक्री, बाजार हिस्सेदारी, बैटरी का आकार, रेंज, आदि।

वर्ष 2010 2017 2018 2019 2025 2030 टिप्पणियां
बिक्री (मिलियन) 0.017 0.45 2.1
बिक्री (मिलियन) 7.2 2019 में चीन में 47%
स्टॉक विस्तार 60% 2014-19 की अवधि में वार्षिक औसत 60% की वृद्धि हुई है
चीन का हिस्सा 47%
वैश्विक कार बिक्री 2.6%
वैश्विक स्टॉक 1%
में वृद्धि % 40% वृद्धि के दो कारण: उच्च kWh बैटरी वाले EV मॉडल और इसलिए वर्तमान में उच्च श्रेणी की पेशकश और अपेक्षित पीएचईवी की तुलना में बीईवी की बाजार हिस्सेदारी बढ़ रही है।
औसत बैटरी पैक आकार (किलोवाट) 37 44 2012 में 20-30 किलोवाट-घंटे (kWh)
बैटरी पैक आकार (किलोवाट) 50- से 70 48 से 57 70 से 80 पीएचईवी के लिए लगभग। 2018 में 10-13 kWh (सभी इलेक्ट्रिक ड्राइविंग रेंज का 50-65 किमी) और 2030 में 10-20 kWh। वर्ष 2019 -14% वृद्धि wrt वर्ष 2018
औसत सीमा (किमी) 350 से 400
वैश्विक पूर्वानुमान 2019 में, वैश्विक पूर्वानुमान = 3% बाजार हिस्सेदारी
वर्ष बढ़ा या घटा (%)
विकास का प्रतिशत 2016 से 2019 6% वृद्धि
विकास का प्रतिशत 2016 से 2019 30% की कमी

आईईए के अनुसार, घोषित नीतियां परिदृश्य ( एसपीसी ) एक ऐसी स्थिति है जो मौजूदा सरकारी नीतियों को शामिल करती है; और सतत विकास परिदृश्य ( एसडीसी ) पेरिस जलवायु समझौते के लक्ष्यों के साथ पूरी तरह से संगत है। बाद वाले में EV30@30 अभियान के लक्ष्य शामिल हैं (2030 तक दोपहिया वाहनों को छोड़कर, सभी मोड के EV के लिए 30% बाजार हिस्सेदारी)।

एसपीसी में, विश्व ईवी स्टॉक (दो और तीन पहिया वाहनों को छोड़कर सभी मोड), लगभग 8 मिलियन (2019) से बढ़कर 50 मिलियन (2025) और 140 मिलियन (2030, लगभग 7%) के बहुत करीब है। एक वार्षिक औसत वृद्धि दर के अनुरूप बहुत करीब 30%

ईवी की बिक्री लगभग 14 मिलियन (2025, सभी सड़क वाहनों की बिक्री के 10% के बराबर) और 25 मिलियन (2030, सभी सड़क वाहनों की बिक्री के 16% के बराबर) तक पहुंच गई।

एसडीसी में, विश्व ईवी स्टॉक 2025 में लगभग 80 मिलियन वाहनों और 2030 में 245 मिलियन वाहनों (दो/तीन पहिया वाहनों को छोड़कर) तक पहुंचता है।

EV30@30 अभियान 2017 में आठवीं स्वच्छ ऊर्जा मंत्रिस्तरीय बैठक में शुरू किया गया था। भाग लेने वाले देश कनाडा, चीन, फिनलैंड, फ्रांस, भारत, जापान, मैक्सिको, नीदरलैंड, नॉर्वे, स्वीडन और यूके हैं।

वर्ष 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2025 2030
वार्षिक ली-आयन बैटरी बाजार का आकार (अरब डॉलर) -- -- -- -- -- -- -- -- 25 60 116
बैटरी पैक की लागत ($/kWh) 1100 -- -- 650 577 373 288 214 176 156 100 62

आकृति 1।

वैश्विक वार्षिक लिथियम-आयन बैटरी बाजार का आकार

https://www.greencarcongress.com/2019/12/20191204-bnef.html

इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए एलआईबी का बिक्री बाजार का आकार 2030 में लगभग 120 बिलियन अमरीकी डालर तक पहुंच सकता है।

बिजली के वाहन

बैटरी की कीमतें, जो 2010 में USD 1,100 / kWh और 2016 में USD 288/kWh से अधिक थीं, पिछले साल (2019) में 156/kWh तक कम हो गईं और लगभग चार वर्षों के बाद, औसत लागत USD 100/ के बहुत करीब हो सकती है। kWh, जैसा कि एक मार्केट रिसर्च कंपनी ने रिपोर्ट किया है। अग्रणी ईवी निर्माताओं में से एक ने सबसे आसानी से उपलब्ध 18659 सेल का उपयोग करके लागत को 250 अमेरिकी डॉलर/केडब्ल्यूएच तक कम किया।
एएनएल ने इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए लिथियम-आयन सेल के प्रदर्शन और उत्पादन लागत का आकलन करने के लिए एक गणना मॉडल (बैटपैक) तैयार किया। 80 kWh बैटरी और एक निश्चित वार्षिक उत्पादन क्षमता के एक विशेष प्रकार के सेल रसायन का उपयोग करते हुए, औसत बैटरी मूल्य 105 से 150 USD/kWh की सीमा में होने का अनुमान लगाया गया था।

कुछ EV बैटरी पैक के उदाहरण

ईवी उपभोक्ता को बैटरी पर 8 साल की वारंटी या एक विशेष किमी की सीमा की उम्मीद है। एक अग्रणी ईवी निर्माता असीमित माइलेज के अलावा 8 साल की वारंटी प्रदान करता है।
तोशिबा का दावा है कि इसकी बैटरी प्रति दिन एक चक्र में 14 साल के रिचार्ज चक्र के बराबर 5000 चक्रों के बाद भी 90% kWh बनाए रखेगी। हालांकि तोशिबा 2021 में बैटरी बेचने की बात कर रही है, लेकिन यह लागत का दावा नहीं करती है।

टेस्ला बैटरी रिपोर्ट (http://doc.xueqiu.com/1493d8803372d3fd67cb5c51.pdf) (कॉपीराइट: 2014 टोटल बैटरी कंसल्टिंग, इंक.)

EV बैटरी पैक (कॉपीराइट: 2014 टोटल बैटरी कंसल्टिंग, इंक.) (http://doc.xueqiu.com/1493d8803372d3fd67cb5c51.pdf)

Electric vehicle battery 1
Electric vehicle battery copy 1
Electric vehicle battery copy 3

ग्लोबल ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर

लाइट ईवी चार्जर का एक बड़ा हिस्सा उपभोक्ताओं के स्वामित्व में है। वैश्विक लाइट-ड्यूटी ईवी स्टॉक के 47% के मुकाबले चीन में लगभग 80% सार्वजनिक चार्जर हैं। पिछले साल (2019) अकेले, चीन में सार्वजनिक चार्जर्स की वृद्धि वैश्विक सार्वजनिक चार्जर्स की 60% थी और इस देश में 80% विश्व सार्वजनिक चार्जर और 50% सार्वजनिक रूप से सुलभ धीमे चार्जर थे।

तालिका 7

ग्लोबल ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर

[ ग्लोबल ईवी आउटलुक 2020 (आईईए) https:// वेबस्टोर .iea.org/download/direct/3007 ]।

अधिकांश इलेक्ट्रिक लाइट-ड्यूटी वाहन चार्जर निजी चार्जर हैं।

चार्जर उपलब्ध (मिलियन) 7.3
निजी जनता फास्ट चार्जर्स धीमी चार्जर
6.5 मिलियन ~ 80% 0.876 मिलियन 12% (862 000) 4% 263 000 8% 598 000

2018 की तुलना में 60% की वृद्धि

बसें 2019

चार्जर उपलब्ध – 184000 यूनिट (2018 की तुलना में 2019 में 17% की वृद्धि (157,000)

ग्लोबल इलेक्ट्रिक ट्रक चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर।

ट्रक का प्रकार मध्यम मालवाहक ट्रक (3.5 से 15 टन जीवीडब्ल्यू) भारी मालवाहक ट्रक (>15 टन जीवीडब्ल्यू)
बैटरी पैक ऊर्जा आकार 70 - 300k कौन 200 - 1000k कौन

भारतीय परिदृश्य: EV और EV चार्जिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर

भारतीय ईवी स्टॉक

नई नीतियों के परिदृश्य में भारत में सभी मोड में ईवी की बिक्री का हिस्सा 2030 में लगभग 30% तक पहुंच गया, लगभग अपने लक्ष्य (भारत सरकार, 2018) के अनुरूप। वाहन विद्युतीकरण मुख्य रूप से दोपहिया खंड में है, जिसमें 2030 में बीईवी की दस नई इकाइयों में से चार के लिए लेखांकन है। ईवीएस एलडीवी और शहरी बस बाजारों में भी प्रवेश करते हैं, सभी यात्री कारों और एलसीवी के 14% और सभी बस बिक्री के 11% तक पहुंचते हैं।

भारत में इलेक्ट्रिक वाहनों की तैनाती 2017 में 2030 तक इलेक्ट्रिक वाहनों के पूर्ण संक्रमण के उद्देश्य से प्रेरित थी। 2018 में, एक 30% लक्ष्य स्थापित किया गया था और कई नीतिगत उपायों जैसे मानकीकरण, सार्वजनिक बेड़े की खरीद, और लक्षित आर्थिक प्रोत्साहनों द्वारा समर्थित किया जा रहा है, दोनों वाहन उठाव और बुनियादी ढांचे की तैनाती को चार्ज करने के लिए।

EV30@30 परिदृश्य में, इलेक्ट्रिक मोबिलिटी के संक्रमण में एक वैश्विक अग्रणी के रूप में, भारत 2030 में 29% (दो/तीन-पहिया सहित 54%) के सभी मोड (दो/तीन-पहिया को छोड़कर) में EV बिक्री शेयरों तक पहुंचता है। 2030 में, भारत में 72% दोपहिया, 31% कारें और 24% बसें इलेक्ट्रिक हैं। [8. ग्लोबल ईवी आउटलुक 2020 (आईईए) पेज 139, https://webstore.iea.org/download/direct/3007]।

भारत में, पश्चिम बंगाल परिवहन निगम (WBTC) ने इलेक्ट्रिक वाहनों के उपयोग को प्रोत्साहित करने की सरकारी नीति के पहले चरण के माध्यम से 80 इलेक्ट्रिक बसें और चार्जर जोड़े, जिन्हें फास्टर एडॉप्शन एंड मैन्युफैक्चरिंग ऑफ हाइब्रिड एंड इलेक्ट्रिक व्हीकल्स (FAME I) कहा जाता है। नौ मीटर की बसों में से कुछ में 125 kWh बैटरी पैक हैं और कुछ लंबी (12 मीटर) बसों में 188 kWh बैटरी पैक हैं।

चित्र तीन।

वर्ष 2030 में भारत में ईवी की बिक्री [ ग्लोबल ईवी आउटलुक 2020 (आईईए) पृष्ठ 159, https: // वेबस्टोर। iea.org/download/direct/3007]

भारत में ईवी की बिक्री
EV sales in India 2030

पिछले साल (2019) भारतीय ईवी की बिक्री 0.750 मिलियन यूनिट थी और कुल स्टॉक लगभग 7.59 मिलियन यूनिट तक पहुंच गया। पिछले साल दोपहिया वाहनों में 2018 से 130% की वृद्धि देखी गई।

https://www.autocarindia.com/car-news/ev-sales-in-india-cross-75-lakh-mark-infy2019-412542 6 अगस्त 2020 को एक्सेस किया गया)।
मौजूदा परिस्थितियों में, 2-डब्ल्यू निर्माताओं ने सरकारी सब्सिडी के बिना खुद का समर्थन करना सीखा। पिछले साल अप्रैल (2019) में बिक्री में गिरावट (FAME II) के दूसरे चरण की कड़ी शर्तों के कारण हुई थी। कोई भी ईवी नए मानदंडों को पूरा नहीं कर सकता है। इसके अलावा, लगभग 45 दिनों की खपत वाली एक पुन: प्रमाणीकरण प्रक्रिया में बिक्री में देरी हुई।

भारत में EV चार्जिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर

पर्याप्त ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर (ईवीसीआई) इलेक्ट्रिक वाहनों को आगे बढ़ाने की कुंजी रही है।

यह साबित हो गया है कि एक देश में इलेक्ट्रिक वाहन आपूर्ति उपकरण (ईवीएसई) के एक मजबूत नेटवर्क की उपलब्धता इलेक्ट्रिक वाहन मांग के दृष्टिकोण से छूट और सब्सिडी प्रदान करने की तुलना में तीन गुना अधिक प्रभावी रही है, सार्वजनिक और घरेलू चार्जिंग बुनियादी ढांचा दोनों है। ईवीएस को बढ़ावा देने के लिए महत्वपूर्ण वैश्विक स्तर पर, पब्लिक चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर पिछले एक दशक में 84 फीसदी के मनमौजी सीएजीआर से बढ़ा है, जिसमें 2009-2012 और 2013-2014 के बीच 100% से अधिक सालाना वृद्धि दर 2010-2018 के बीच लगभग 180% सालाना वृद्धि दर के साथ बढ़ी है।

भारत में EV चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर के लिए ग्रोथ ट्रेंड्स

भारत एक उभरता हुआ इलेक्ट्रिक मोबिलिटी मार्केट है और दुनिया के चौथे सबसे बड़े ऑटोमोटिव मार्केट के रूप में हम धीरे-धीरे इलेक्ट्रिक मोबिलिटी में फोकल रीजन बनते जा रहे हैं।
भारत में ईवीसीआई विकास का भविष्य प्रमुख रूप से सकारात्मक है और वैश्विक ईवीसीआई प्रवेश वृद्धि दर हासिल करता है।
जेनसोल मोबिलिटी, जो इंट्रा-सिटी इलेक्ट्रिक कैब फ्लीट, ब्लूस्मार्ट का मालिक और संचालन करती है, ने राष्ट्रीय राजधानी क्षेत्र में अपनी उपस्थिति बढ़ाई।

ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर

चित्र 5

इंडिया पब्लिक ईवी चार्जिंग इंफ्रास्ट्रक्चर ग्रोथ ट्रेंड

भारत सार्वजनिक इलेक्ट्रिक वाहन आपूर्ति उपकरण ( ईवीएसई ) धीमा और तेज

पोस्ट-ली-आयन या बियॉन्ड-ली-आयन

रेंज को दोगुना करने के लिए, ई-कार निर्माता नई प्रकार की बैटरी की खोज कर रहे हैं। निम्नलिखित प्रणालियों की जांच की जा रही है:
ए। ली सॉलिड-स्टेट बैटरी (http://www.usaspeaks.com/news/toyota-unveils-solid-state-battery-design-for-evs/)
बी। ली-एयर (ऑक्सीजन) बैटरी [11. डेविड एल. चांडलर | एमआईटी समाचार कार्यालय]
सी। ना-आयन बैटरी
डी। जिंक-एयर बैटरी [12. जोनाथन गोल्डस्टीन, इयान ब्राउन और बिन्यामिन कोरेट्ज़ जेपी पावर स्रोत, 80 (1999) 171-179]।
इ। लाइसेरियन बैटरी

ईवी बैटरी पैक डिजाइन

एक पैक में कोशिकाओं की संख्या ली-आयन सेल के रसायन विज्ञान पर निर्भर करेगी, जो बदले में प्रयुक्त कैथोड सामग्री पर निर्भर करती है।
उदाहरण के लिए, निकेल-कोबाल्ट-एल्यूमीनियम (NCA) कैथोड प्रकार की कोशिकाओं से बनी एक 85-kWh बैटरी को लें, जिसमें प्रत्येक की क्षमता 3.25 Ah हो:
धारणाएं:
बैटरी पैक वोल्टेज = 350 V
नाममात्र सेल वोल्टेज = 3.6 वी
रेटेड ऊर्जा क्षमता = 85 kWh
वास्तविक ऊर्जा क्षमता = 80 kWh (~ रेटेड क्षमता का 95%)
रेटेड क्षमता = 3.25 आह
वास्तविक क्षमता = 3.1 आह (~ रेटेड क्षमता का 95%)
350-वी पैक के लिए और उपरोक्त कोशिकाओं का उपयोग करने के लिए, 350 वी/3.6 वी = 97.2 कोशिकाओं की आवश्यकता होगी, सादगी के लिए इसे 96 या 98 कोशिकाओं तक गोल करना होगा।

लेकिन श्रृंखला में 96 एकल कोशिकाओं की ऊर्जा क्षमता 96*3.6V*3.25 Ah = 1123 Wh होगी। तो, यह विशेष मॉड्यूल डिजाइन 1123 Wh होगा।
अत: समानांतर में जुड़े जाने वाले कक्षों की संख्या = 85000Wh/1123 Wh = 75.7 @ 76.
हम समानांतर में 76 सेल को एक मॉड्यूल में जोड़ सकते हैं, जिसकी क्षमता 76*3.25 Ah = 247 Ah होगी।

हम आसानी से 96 कोशिकाओं को 6 कोशिकाओं के 16 मॉड्यूल (या प्रत्येक 8 कोशिकाओं के 12 मॉड्यूल) में विभाजित कर सकते हैं, जो सभी श्रृंखला में हैं।
तो, कुल वोल्टेज 16 * 6 = 96 * 3.6 वी = 345.6 वी @ 350 वी होगा।

या
कुल वोल्टेज 12*8 =96 *3.6 वी =345.6 वी @ 350 वी . होगा
इसलिए, एक मॉड्यूल का कुल रेटेड Wh 247 Ah*6*3.6 V = 5335 Wh होगा।

इसलिए, पैक का कुल रेटेड Wh 247 Ah*6*3.6 V*16 = 85363 Wh @ 85 kWh होगा
इसलिए, पैक का कुल वास्तविक Wh होगा 76*3.1 Ah = 236 Ah*350 V = 82600 Wh @ 82 kWh
अब ऊर्जा क्षमता 85 kWh है। तो, एक पैक में कोशिकाओं की कुल संख्या होगी
85000 Wh/3.6 V*3.25 Ah= 7265 सेल (रेटेड)
85000 Wh/3.6 V*3.1 Ah= 7616 सेल (वास्तविक)

इसी तरह, 3.25-वी लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) कोशिकाओं का उपयोग करके 350-वी पैक प्राप्त करने के लिए हमें (350 वी / 3.25 वी) 107.7 कोशिकाओं की आवश्यकता होगी। फिर से, सरलता के लिए, हम या तो 108 या 110 कोशिकाओं का उपयोग करने का निर्णय ले सकते हैं। यहां हम 110 कोशिकाओं के लिए 10 कोशिकाओं के 11 मॉड्यूल या 108 कोशिकाओं के लिए प्रत्येक 6 कोशिकाओं के 18 मॉड्यूल डिजाइन कर सकते हैं।
या 2.3-वी एलटीओ (लिथियम टाइटेनेट) सेल का उपयोग करके हमें वांछित वोल्टेज तक पहुंचने के लिए (350 वी/2.3 वी) 152 कोशिकाओं या 160 कोशिकाओं तक गोल करने की आवश्यकता होती है।
70 kWh और 90 kWh, 18650 NCA सेल 3.4 आह; शीतल तरल।
90 kWh पैक में 7,616 सेल हैं; बैटरी का वजन 540 किग्रा (1,200 पौंड = 540 किग्रा) है;

समानांतर कॉन्फ़िगरेशन में विफलता की संभावना कम है और इसलिए एक-सेल विफलता पूरी बैटरी को प्रभावित नहीं करेगी।

बैटरी की शक्ति और क्षमता की गणना

350 V के वोल्टेज के साथ 85 kWh के बैटरी पैक का पिछला उदाहरण लें। आम तौर पर EVs के लिए 1C दर डिस्चार्ज को ध्यान में रखा जाता है। तो, करंट 85000 Wh / 350 V = 243 Ah होगा। अत: धारा 240 ए होगी। शक्ति = वी * ए = 350*240 = 84000 डब्ल्यू = 84 किलोवाट अधिकतम। लेकिन बीएमएस इस शक्ति का अधिकतम 80% ही अनुमति देता है।
अतः वास्तविक उपयोग की जाने वाली शक्ति 84*0.8= 67.2 kW होगी। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पुनर्योजी ऊर्जा का औसत प्रतिशत लगभग 15% है। कुछ मामलों में यह आंकड़ा 40 फीसदी से ज्यादा भी जा सकता है। पुनर्योजी शक्ति 40 किलोवाट से अधिक नहीं जाती है।

प्रतिस्पर्धी लिथियम बैटरी के वोल्टेज

तालिका 8

प्रदर्शन पैरामीटर एनसीए एनएमसी एलएमओ एलएफपी एलटीओ एलसीओ
सेल का नाममात्र वोल्टेज (वी) 3.6 3.6 3.8 3.2 2.2 3.6

विशिष्ट ऊर्जा और ऊर्जा दक्षता

25% दक्षता मानते हुए, जीवाश्म ईंधन 12000*0.25 = 3000 Wh/kg प्रयोग करने योग्य ऊर्जा प्रदान कर सकता है। बैटरी के मामले में दक्षता अधिक है और इसलिए बैटरी से 150*0.9 = 135 Wh/kg प्रयोग करने योग्य ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है।
प्रयोग योग्य अनुपात = 3000/135 = 22.22 गुना
प्रत्यक्ष अनुपात = 12000/150 = 80 गुना

ली-आयन बैटरियों का पुनर्चक्रण

[14. बिन हुआंग ज़ेफेई पान जियांगयु सु लियांग एन, जे पावर सोर्सेज, वॉल्यूम 399, 30 सितंबर 2018, पृष्ठ 274-286]
एलआईबी की लगातार बढ़ती आवश्यकता के साथ, विशेष रूप से ईवी सेगमेंट से, बड़ी संख्या में लिथियम-आयन बैटरी रीसाइक्लिंग या पुन: उपयोग के लिए वापस आ जाएगी। खर्च की गई लिथियम-आयन बैटरियों के उचित निपटान की कमी के परिणामस्वरूप पर्यावरण प्रदूषण और संसाधनों की बर्बादी जैसे गंभीर परिणाम हो सकते हैं। इस मुद्दे को हल करने के लिए, तकनीकी नवाचारों और सरकारों की भागीदारी दोनों की आवश्यकता है।
अधिक विवरण में रुचि रखने वाले पाठक इस विषय पर प्रकाशनों को देख सकते हैं।

दूसरी जीवन बैटरी (ईवी के जीवन के अंत के बाद ईवी बैटरी का पुन: उपयोग

रीसाइक्लिंग क्षेत्र में, ईवी बैटरी को त्यागने के बाद या तो ईवी बैटरी का पुन: उपयोग करने या इस बैटरी से सामग्री को रीसायकल करने पर विचार किया जाता है।

2020 में भारत आने वाले इलेक्ट्रिक वाहन

वर्ष 2020 में निर्माता न केवल BSVI अनुपालन कारों और मोटरसाइकिलों पर ध्यान केंद्रित करते हुए देखेंगे, बल्कि कुछ कार्बन उत्सर्जन को पूरी तरह से नकारने और EV प्लेटफॉर्म में उद्यम करने के लिए एक अतिरिक्त कदम उठाएंगे। निम्नलिखित कुछ ईवी हैं जिनकी इस वर्ष के लिए पुष्टि की गई है और कुछ इस वर्ष जल्द ही प्रत्याशित हैं। वे:
टाटा नेक्सन ईवी
जी मोटर इंडिया जेडएस ईवी
ऑडी ई-ट्रॉन
फोर्ड-महिंद्रा एस्पायर EV
वोक्सवैगन आईडी 3
जगुआर आई-पेस
पोर्शे टायकन 4एस
उपलब्ध विवरण नीचे सारणीबद्ध हैं:

तालिका 9
2020 में भारत आने वाले इलेक्ट्रिक वाहन
(http://overdrive.in/news-cars-auto/cars-coming-to-india-in-2020-electric-vehicles/)

ईवी (Wh खपत/किमी) कीमत बैटरी प्रकार kWh क्षमता प्रयोग करने योग्य क्षमता मोटर्स टॉर्कः त्वरण उच्चतम गति रेंज किमी टिप्पणियां
टाटा नेक्सन ईवी (100 घंटे/किमी) रु. 15 से 17 ली LI-आयन 30.2 स्थायी चुंबक एसी मोटर 129PS और 245 Nm के फ्रंट व्हील 9.9 सेकंड में 0 से 100 किमी/घंटा ना > फुल चार्ज पर 300 किमी
जीएम जेडएस ईवी (129 क/किमी) LI-आयन 44.5 लिक्विड-कूल्ड बैटरी पैक 143PS/350Nm मोटर ड्राइविंग फ्रंट व्हील्स 345 ऑन-बोर्ड चार्जर। 6 से 8 घंटे में फुल चार्ज; साथ ही 50 kW का चार्जर लगाना होगा
ऑडी ई-ट्रॉन (220 क/किमी) LI-आयन 96 86.5 रियर और फ्रंट मोटर्स 436
फोर्ड-महिंद्रा एस्पायर EV 6 से 7 लीटर LI-आयन रियर एक्सल मोटर 300+
वोक्सवैगन आईडी 3 (136 क/किमी) (138 क/किमी) (140 क/किमी) <30000 यूरो LI-आयन 45 (आधार संस्करण) 330 (डब्ल्यूएलटीपी) 30 मिनट चार्ज में 290 किमी (100 kW DC)
रु. ~ 23.85 एल करों और शुल्कों से पहले LI-आयन 58 (मध्य-कल्पना) 205PS और 310Nm 160 420
LI-आयन 77 (सबसे ऊपरी कल्पना) 550
जगुआर आई-पेस (180 क/किमी) LI-आयन 90 2 मोटर 400PS और 696Nm का टार्क 4.8 सेकंड में 0-100 किमी/घंटा 320 >500 80% च 90 मिनट
पोर्शे टायकन 4एस (195 क/किमी) LI-आयन 79.4 दोहरी मोटर 800 वी ओवर-बूस्ट पर 435PS, 530PS और 640 Nm। 4s में 0 से 100 kmph। 250 407
LI-आयन 93.4 463

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