ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿ

ಭಾರಿ ಬ್ಯಾಟರಿ

ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಎಲ್ಲ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಲಿತ ಸಾಧನಗಳಿಗೂ ಬೇಕು. ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ನಮೂನೆಗಳಿವೆ. ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸೆಲ್ ಎನ್ನುವುದೇ ಸರಿಯಾದ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ವಿಧಾನ. ಬ್ಯಾಟರಿ ಸೆಲ್‌ಗಳ ಜೋಡಣೆಯೇ ಬ್ಯಾಟರಿ. ಆದರೆ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿ ಎಂದೇ ಬಂದುಬಿಟ್ಟಿದೆ. ಇರಲಿ. ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಗಗಳು ಮೂರು -ಋಣ ಮತ್ತು ಧನ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿರುವ ದ್ರಾವಣ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್. ಲಿತಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಯಿರಲಿ, ಲೆಡ್ ಆಸಿಡ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯಿರಲಿ, ಈ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ದ್ರವವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ಟಾರ್ಚ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಬ್ಯಾಟರಿ ಮಾತ್ರ ಡ್ರೈ ಸೆಲ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ ಅದರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದ್ರವ ಅಲ್ಲ. ಬದಲಿಗೆ ಘನ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ಫೋನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಬ್ಯಾಟರಿ ಲಿತಿಯಂ ಬ್ಯಾಟರಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಕೂಡ ದ್ರವವೇ ಆಗಿದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ನೀವು ಗಮನಿಸಿರಬಹುದಾದ ಒಂದು ಅಂಶ ಎಂದರೆ ಅತಿ ವೇಗವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಸೌಲಭ್ಯ. ಹಲವು ಫೋನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಸೌಲಭ್ಯವಿದೆ. ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಸೊನ್ನೆಯಿಂದ ಸುಮಾರು 80% ತನಕ ಅತಿ ವೇಗವಾಗಿ ಅಂದರೆ 30 ರಿಂದ 45 ನಿಮಿಷಗಳ ಒಳಗೆ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದಾಗಿದೆ. ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಫೋನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಸಮಯ ಸ್ವಲ್ಪ ಆಚೀಚೆ ಆಗಬಹುದು.  

ಪೆಟ್ರೋಲ್ ಅಥವಾ ಡೀಸಿಲ್ ಇಂಧನದಿಂದ  ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಾಹನಗಳು ನಿಮಗೆ ಗೊತ್ತು. ಈ ವಾಹನಗಳು ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಮಾರಕ. ಇದಕ್ಕೆ ಪರಿಹಾರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಲಿತ ವಾಹನಗಳು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ಬರತೊಡಗಿವೆ. ಈ ವಾಹನಗಳಲ್ಲಿ ನೀವು ಈಗಾಗಲೇ ಊಹಿಸಿರುವಂತೆ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿವೆ. ಇವು ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಮಾರಕವಲ್ಲ. ಯಾಕೆಂದರೆ ಅವು ಹೊಗೆ ಸೂಸುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾಲಿತ ವಾಹನಗಳ ಬಹು ದೊಡ್ಡ ಸಮಸ್ಯೆ ಎಂದರೆ ಅವುಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು. ಅವುಗಳನ್ನು ಒಮ್ಮೆ ಪೂರ್ತಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಿದರೆ ಅವು ಚಲಿಸಬಲ್ಲ ದೂರದ ವ್ಯಾಪ್ತಿ ತುಂಬ ಇಲ್ಲ. ಸ್ಕೂಟರ್ ಆದರೆ ಸುಮಾರು 80 ರಿಂದ 100 ಕಿ.ಮೀ. ಕಾರು ಆದರೆ ಗರಿಷ್ಠ 300-550 ಕಿ.ಮೀ. ಸಾಗಬಹುದು. ನಂತರ ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಬ್ಯಾಟರಿ ಪೂರ್ತಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲು ಸುಮಾರು ಹತ್ತು ಗಂಟೆ ಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ. ಫೋನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವಂತೆ ಅತಿ ವೇಗವಾಗಿ ಅಂದರೆ ಸುಮಾರು 30-45 ನಿಮಿಷಗಳಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 80% ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವ ಸವಲತ್ತು ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಲಿತ ವಾಹನಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ ಇಲ್ಲ. ಇನ್ನೊಮ್ಮೆ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡದೆ ತುಂಬ ದೂರ ಸಾಗಬೇಕು ಎಂದಾದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಸಂಗ್ರಹ ಶಕ್ತಿ ಜಾಸ್ತಿ ಇರಬೇಕು. ಸಂಗ್ರಹ ಶಕ್ತಿ ಜಾಸ್ತಿ ಆದಂತೆ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಗಾತ್ರವೂ ಜಾಸ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಎಂಬಲ್ಲಿಗೆ ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾಲಿತ ವಾಹನಗಳ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿವೆ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಜಗತ್ತಿನಾದ್ಯಂತ ವಾಹನ ಕಂಪೆನಿಗಳು, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹಗಲಿರುಳು ಪರಿಶ್ರಮ ಪಡುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಅಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ಗಾತ್ರದ ಬ್ಯಾಟರಿ ಆಗಿರಬೇಕು ಹಾಗೂ ಅತಿ ವೇಗವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗಬೇಕು. ಅದರ ಪರಿಣಾಮ ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರ. ಹಾಗೆಂದರೇನು ಎಂದು ಈಗ ತಿಳಿಯೋಣ.

ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ ರಿಚಾರ್ಜೇಬಲ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿಯೋಣ. ಇವುಗಳನ್ನು ಲಿತಿಯಂ ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಅದರ ಚಾರ್ಜ್ ಮುಗಿದಾಗ ಮತ್ತೆ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಎಲ್ಲ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಂತೆ ಇದರಲ್ಲೂ ಋಣ ಮತ್ತು ಧನ ಧ್ರುವಗಳಿವೆ. ಇವುಗಳಿಗೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಇವು ಲೋಹಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದ್ರವ ಇರುತ್ತದೆ. ಲಿತಿಯಂ ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಚಾರ್ಜ್, ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್, ಆಗುವುದುರಿಂದ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ತುಂಬ ಸಲ ಹಾಗೆ ಆದ ನಂತರ ಅದರ ಗಾತ್ರ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆಗ ಬ್ಯಾಟರಿ ಉಬ್ಬುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ನೀವು ಹಲವು ಫೋನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಿರಬಹುದು. ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾರ್ಜ್ ಆಗುವಾಗ ಅದು ಬಿಸಿಯೂ ಆಗುತ್ತದೆ. ತುಂಬ ಬಿಸಿ ಆದರೆ ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಸ್ಫೋಟ ಆದ ಉದಾಹರಣೆಗಳೂ ಇವೆ. ಲಿತಿಯಂ ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಎಷ್ಟು ಸಲ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು ಎಂಬುದಕ್ಕೂ ಮಿತಿಯಿದೆ. ಲಿತಿಯಂ ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯ ಸಂಗ್ರಹಶಕ್ತಿಯೂ ಕಡಿಮೆ. ಈ ಎಲ್ಲ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಪರಿಹಾರವೇ ಘನಸ್ಥಿತಿಯ  ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಬ್ಯಾಟರಿ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ದ್ರವದ ಬದಲಿಗೆ ಘನ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ (solid-state electrolyte) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಇಂತಹ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿ (solid-state battery) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ.

ಈ ನಮೂನೆಯ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು ತೆಳ್ಳನೆಯದಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳ ಮಧ್ಯೆ ತೆಳ್ಳನೆಯ ಪದರದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಇರುತ್ತದೆ. ಇಂತಹ ಬ್ಯಾಟರಿ ಸೆಲ್‌ಗಳನ್ನು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಿದಾಗ ಅದು ಬ್ಯಾಟರಿ ಆಗುತ್ತದೆ. ಈ ನಮೂನೆಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಒಟ್ಟಾರೆ ಗಾತ್ರ ತುಂಬ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಅವುಗಳ ಧಾರಣೆಯ ಶಕ್ತಿಯೂ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ. ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಇಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಅನ್ನು ಹಲವು ಬೇರೆ ಬೇರೆ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಯಾರಿಸಿದ್ದಾರೆ ಮಾತ್ರವಲ್ಲ ಇನ್ನೂ ಹಲವು ನಮೂನೆಯ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಪ್ರಯೋಗ ಮುಂದುವರೆದಿದೆ. ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸಂಗ್ರಹ ಶಕ್ತಿ ಜಾಸ್ತಿ. ಅವುಗಳನ್ನು ಅತಿ ವೇಗವಾಗಿ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಅವುಗಳನ್ನು ಲಿತಿಯಂ ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗಿಂತ ಜಾಸ್ತಿ ಸಲ ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಈ ಎಲ್ಲ ಸಾಧಕಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಿದಾಗ ಈ ಘನಸ್ಥಿತಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಭವಿಷ್ಯದ ಬ್ಯಾಟರಿ ಎನ್ನಬಹುದು.

–ಡಾ| ಯು.ಬಿ. ಪವನಜ

gadgetloka @ gmail . com