सौर ऊर्जा से चलने वाली स्ट्रीट लाइटों के लिए लिथियम बैटरियां किस प्रकार निर्मित होती हैं?

दिन के दौरान संग्रहित ऊर्जा को रात में मुक्त करने के लिए,सौर ऊर्जा से चलने वाली स्ट्रीट लाइटेंबाहरी प्रकाश व्यवस्था के लिए इनका आमतौर पर उपयोग किया जाता है। लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) बैटरी, जो आवश्यक हैं, सबसे आम प्रकार की बैटरी हैं। अपने वजन और आकार के फायदों के कारण ये बैटरी लाइट पोल या एकीकृत डिज़ाइनों में आसानी से स्थापित की जा सकती हैं। पहले के मॉडलों के विपरीत, अब बैटरी के वजन से पोल पर दबाव बढ़ने की कोई चिंता नहीं है।

इनके अनेक लाभों का प्रमाण इस तथ्य से मिलता है कि ये लेड-एसिड बैटरियों की तुलना में अधिक कुशल हैं और इनकी विशिष्ट क्षमता कहीं अधिक है। तो, इस अनुकूलनीय लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के प्राथमिक भाग क्या हैं?

1. कैथोड

जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, लिथियम बैटरी में लिथियम एक महत्वपूर्ण घटक है। हालांकि, लिथियम एक अत्यंत अस्थिर तत्व है। इसका सक्रिय घटक अक्सर लिथियम ऑक्साइड होता है, जो लिथियम और ऑक्सीजन का मिश्रण होता है। कैथोड, जो रासायनिक अभिक्रिया द्वारा विद्युत उत्पन्न करता है, चालक योजक और बंधनकारी पदार्थ मिलाकर बनाया जाता है। लिथियम बैटरी का कैथोड ही इसकी वोल्टेज और क्षमता दोनों को नियंत्रित करता है।

सामान्यतः, सक्रिय पदार्थ में लिथियम की मात्रा जितनी अधिक होती है, बैटरी की क्षमता उतनी ही अधिक होती है, कैथोड और एनोड के बीच विभवांतर उतना ही अधिक होता है और वोल्टेज भी उतना ही अधिक होता है। इसके विपरीत, लिथियम की मात्रा जितनी कम होती है, क्षमता उतनी ही कम होती है और वोल्टेज भी उतना ही कम होता है।

2. एनोड

जब सौर पैनल द्वारा परिवर्तित धारा बैटरी को चार्ज करती है, तो लिथियम आयन एनोड में संग्रहित हो जाते हैं। एनोड में सक्रिय पदार्थ भी होते हैं, जो बाहरी परिपथ में धारा प्रवाहित होने पर कैथोड से निकलने वाले लिथियम आयनों के उत्क्रमणीय अवशोषण या उत्सर्जन की अनुमति देते हैं। संक्षेप में, यह तारों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के संचरण को संभव बनाता है।

अपनी स्थिर संरचना के कारण, ग्रेफाइट का उपयोग अक्सर एनोड के सक्रिय पदार्थ के रूप में किया जाता है। इसमें आयतन परिवर्तन बहुत कम होता है, यह टूटता नहीं है, और कमरे के तापमान पर अत्यधिक तापमान परिवर्तन को बिना किसी क्षति के सहन कर सकता है। इसके अलावा, इसकी अपेक्षाकृत कम विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता के कारण यह एनोड निर्माण के लिए उपयुक्त है।

3. इलेक्ट्रोलाइट

यदि लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट से गुजरते हैं तो विद्युत उत्पादन न हो पाने की स्थिति में सुरक्षा संबंधी खतरे कहीं अधिक गंभीर होते हैं। आवश्यक धारा उत्पन्न करने के लिए, लिथियम आयनों को केवल एनोड और कैथोड के बीच गति करने की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोलाइट इस सीमित करने वाले कार्य में भूमिका निभाता है। अधिकांश इलेक्ट्रोलाइट लवण, विलायक और योजक पदार्थों से बने होते हैं। लवण मुख्य रूप से लिथियम आयनों के प्रवाह के लिए चैनलों का काम करते हैं, जबकि विलायक लवणों को घोलने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरल विलयन होते हैं। योजक पदार्थों के विशिष्ट उद्देश्य होते हैं।

आयन परिवहन माध्यम के रूप में पूर्णतः कार्य करने और स्व-अस्राव को कम करने के लिए एक इलेक्ट्रोलाइट में असाधारण आयनिक चालकता और इलेक्ट्रॉनिक इन्सुलेशन होना आवश्यक है। आयनिक चालकता सुनिश्चित करने के लिए, इलेक्ट्रोलाइट की लिथियम-आयन स्थानांतरण संख्या को भी बनाए रखना आवश्यक है; 1 का मान आदर्श है।

4. विभाजक

विभाजक मुख्य रूप से कैथोड और एनोड को अलग करता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों का सीधा प्रवाह और शॉर्ट सर्किट रुक जाता है, और केवल आयनों की गति के लिए चैनल बनते हैं।

इसके उत्पादन में पॉलीइथिलीन और पॉलीप्रोपाइलीन का अक्सर उपयोग किया जाता है। आंतरिक शॉर्ट सर्किट से बेहतर सुरक्षा, ओवरचार्जिंग की स्थिति में भी पर्याप्त सुरक्षा, पतली इलेक्ट्रोलाइट परतें, कम आंतरिक प्रतिरोध, बढ़ी हुई बैटरी कार्यक्षमता और अच्छी यांत्रिक और ऊष्मीय स्थिरता, ये सभी कारक बैटरी की गुणवत्ता में योगदान करते हैं।

तियानशियांग की सौर ऊर्जा से चलने वाली स्ट्रीट लाइटेंये सभी उच्च-स्तरीय लिथियम बैटरियों द्वारा संचालित हैं जिनमें सावधानीपूर्वक चयनित उच्च-ऊर्जा-घनत्व वाले सेल लगे हैं। ये कठिन बाहरी तापमान और आर्द्रता की स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं, इनका चक्र जीवन लंबा है, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता उच्च है, और ये उत्कृष्ट ताप और शीत प्रतिरोधक क्षमता रखती हैं। बैटरियों में शॉर्ट सर्किट, ओवरडिस्चार्ज और ओवरचार्ज से बचाव के लिए कई उन्नत सुरक्षा उपाय हैं जो निरंतर ऊर्जा भंडारण और दीर्घकालिक संचालन सुनिश्चित करते हैं, जिससे बादल वाले या बरसात के दिनों में भी निरंतर प्रकाश व्यवस्था संभव हो पाती है। उच्च-दक्षता वाले सौर पैनलों और प्रीमियम लिथियम बैटरियों का सटीक संयोजन अधिक विश्वसनीय बिजली आपूर्ति और कम रखरखाव लागत सुनिश्चित करता है।