सोडियम-आयन बॅटऱ्या – आधुनिक जीवनात बॅटऱ्या खोलवर अंतर्भूत झाल्या आहेत. लॅपटॉप, मोबाईल फोन, स्मार्ट घड्याळे आणि वायरलेस इअरफोन्स यांसारख्या अंगावर घालण्यायोग्य उपकरणांपासून, पॉवर टूल्स, इलेक्ट्रिक वाहने (EVs) आणि मोठ्या प्रमाणात बॅटरी ऊर्जा साठवण प्रणाली, बॅटरी आता वैयक्तिक सोयी आणि गंभीर पायाभूत सुविधा दोन्ही अधोरेखित करतात. एक नवीन ट्रेंड देखील उदयास येत आहे, बॅटरी थेट घरगुती उपकरणांमध्ये एकत्रित केल्या जात आहेत, इंडक्शन कुकटॉपपासून रेफ्रिजरेटर्सपर्यंत, ऊर्जा साठवण प्रणालीच्या वाढीसह.

या घडामोडी एकत्रितपणे बॅटरीने भरलेल्या भविष्याकडे निर्देश करतात, ज्यामुळे ऊर्जा साठवणूक आर्थिक वाढ, ऊर्जा सुरक्षा आणि स्वच्छ ऊर्जा संक्रमणाचा पायाभूत आधारस्तंभ बनते. प्रबळ, परिपूर्ण उपाय नाही निकेल-कॅडमियम, लीड-ॲसिड आणि इतर यांसारख्या अस्तित्वात असलेल्या किंवा अजूनही वापरात असलेल्या विविध बॅटरी रसायनांमध्ये, लिथियम-आयन बॅटरी प्रबळ जागतिक तंत्रज्ञान म्हणून उदयास आल्या आहेत. हे वर्चस्व मुख्यत्वे त्यांच्या उच्च उर्जेची घनता, कमी स्वयं-डिस्चार्ज दर आणि दीर्घ सायकल आयुष्यामुळे चालते.

गेल्या दोन दशकांमध्ये लिथियम-आयन तंत्रज्ञानावर सतत जागतिक लक्ष केंद्रित केल्यामुळे कार्यप्रदर्शन, उत्पादन कार्यक्षमता आणि मोठ्या प्रमाणावर क्षमता निर्माण करण्यात स्थिर सुधारणा झाली आहे. 2024 पर्यंत, जागतिक लिथियम-आयन उत्पादन क्षमता वार्षिक मागणीच्या जवळपास 2. 5 पटीने पोहोचली होती, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर अर्थव्यवस्थांद्वारे खर्च कमी होण्यास आणखी वेग आला.

परिणामी, 2010 च्या दशकाच्या सुरुवातीस सुमारे $1,100 प्रति kWh वरून 2025 मध्ये $108 प्रति kWh पर्यंत खर्च नाटकीयरित्या कमी झाला आहे. तथापि, लिथियम-आयन बॅटरीच्या यशामुळे अनेक संरचनात्मक आव्हाने दूर झाली आहेत.

या बॅटरी अत्यंत संसाधन-केंद्रित असतात आणि त्या लिथियम, कोबाल्ट, निकेल आणि ग्रेफाइट सारख्या गंभीर खनिजांवर अवलंबून असतात. या सामग्रीची उपलब्धता मूठभर देशांमध्ये असमानपणे वितरीत केली जाते, तर परिष्करण आणि प्रक्रिया क्षमता भौगोलिकदृष्ट्या अधिक केंद्रित आहेत. यामुळे पुरवठा सुरक्षा, किमतीतील अस्थिरता आणि भू-राजकीय जोखमीशी संबंधित भेद्यता निर्माण होते.

बॅटरीजची जागतिक मागणी जसजशी वाढेल, तसतसे या मर्यादा तीव्र होण्याची शक्यता आहे, ज्यामुळे अधिक लवचिक आणि न्याय्य ऊर्जा संक्रमणास समर्थन देणाऱ्या पर्यायी तंत्रज्ञानाच्या गरजेला बळकटी मिळेल. महत्त्वाकांक्षा आणि स्ट्रक्चरल अडथळे बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या निवडींचा पुनर्विचार करण्यासाठी भारत एक आकर्षक केस प्रदान करतो. भारत सरकारने देशांतर्गत बॅटरी उत्पादन क्षमता निर्माण करण्यासाठी सातत्यपूर्ण प्रयत्न केले आहेत, विशेष म्हणजे 2021 मध्ये प्रगत रसायनशास्त्र सेलसाठी प्रॉडक्शन लिंक्ड इन्सेंटिव्ह (PLI) योजनेद्वारे.

या योजनेअंतर्गत, आतापर्यंत सुमारे 40 GWh उत्पादन क्षमता वाटप करण्यात आली आहे. हे अर्थपूर्ण प्रगती दर्शवत असताना, तैनाती सुरुवातीच्या टप्प्यावर आहे, आजपर्यंत फक्त 1 GWh पेक्षा जास्त कार्यान्वित झाले आहे आणि अतिरिक्त क्षमता हळूहळू ऑनलाइन येण्याची अपेक्षा आहे. अधिक गंभीरपणे, भारताची अपस्ट्रीम इकोसिस्टम, कच्च्या मालाची उपलब्धता आणि खनिज प्रक्रियेपासून ते कॅथोड आणि एनोड सक्रिय सामग्री उत्पादन आणि विभाजक उत्पादनापर्यंत, अविकसित राहते.

लिथियमचे देशांतर्गत साठे मर्यादित आहेत आणि अद्याप ते व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य असल्याचे सिद्ध झाले आहे, तर पायाभूत सुविधांवर प्रक्रिया करणे अद्याप नवीन आहे. परिणामी, लिथियम-आयन बॅटरीसाठी आयात अवलंबित्व बऱ्याच काळासाठी टिकून राहण्याची शक्यता आहे. हे वास्तव पर्यायी बॅटरी तंत्रज्ञानामध्ये समांतर गुंतवणुकीचे महत्त्व अधोरेखित करते जे भौतिक जोखीम कमी करू शकते आणि दीर्घकालीन ऊर्जा सुरक्षा मजबूत करू शकते.

सोडियम-आयन बॅटरी (SiBs) अशाच एका तंत्रज्ञानाचे प्रतिनिधित्व करतात, जे भारतासाठी मध्यम ते दीर्घकालीन महत्त्वपूर्ण आश्वासन देतात. ऊर्जा घनता: सोडियम वि लिथियम मूलभूत दृष्टीकोनातून, सोडियम-आयन बॅटरी लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा कमी विशिष्ट ऊर्जा (Wh/kg) प्रदर्शित करतात, मुख्यत्वे कारण सोडियममध्ये लिथियमपेक्षा जास्त अणू वस्तुमान असते, ज्यामुळे अंतर्ज्ञानाने संचयित ऊर्जेच्या प्रति युनिट अधिक वस्तुमान होते. तथापि, हे कार्यप्रदर्शन अंतर अनेकदा अतिरंजित केले जाते.

व्यवहारात, सोडियम-आयन बॅटरीमधील इतर सेल घटकांचे वस्तुमान कमी केल्यास ते लक्षणीयरीत्या संकुचित केले जाऊ शकते, ज्यामुळे सोडियमच्या उच्च वस्तुमानाची भरपाई होते. शिवाय, व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेल्या सोडियम-आयन रसायनांमध्ये, स्तरित संक्रमण-मेटल ऑक्साईड कॅथोड्स आधीच पॉलीॲनिओनिक संयुगे आणि प्रशियन ब्लू ॲनालॉग्सपेक्षा उच्च विशिष्ट ऊर्जा प्रदान करतात, सोडियम-आयन तंत्रज्ञानाच्या वाढत्या स्पर्धात्मकतेला अधोरेखित करतात.

महत्त्वाचे म्हणजे, स्तरित ऑक्साईड सोडियम-आयन बॅटरी आता लिथियम आयर्न फॉस्फेट (LFP) बॅटरीच्या विशिष्ट ऊर्जेपर्यंत पोहोचत आहेत, जसे आकृती 1 मध्ये स्पष्ट केले आहे. जरी त्यांची व्हॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनता (Wh/L) अजूनही LFP पेक्षा मागे आहे, तरीही चालू साहित्य आणि सेल-लेव्हल ऑप्टिमायझेशन हे संभाव्य रीतीने लीड होण्यासाठी आणि संभाव्य रीतीने वाढण्याची शक्यता आहे. ओव्हरलॅप ही तुलना व्यावसायिकरित्या उपलब्ध उत्पादनांवर आधारित आहे यावर जोर देणे देखील महत्त्वाचे आहे, तर प्रयोगशाळा-प्रमाण आणि पायलट-स्तरीय संशोधन परिणाम आणखी मोठ्या कार्यक्षमतेची क्षमता सूचित करतात.

याउलट, उच्च-ऊर्जा लिथियम निकेल मँगनीज कोबाल्ट (NMC) रसायनांशी तुलना करणे कमी बोधप्रद आहे, कारण NMC बॅटरी एक विशिष्ट कार्यक्षमतेची जागा व्यापतात आणि सुरक्षितता आणि गंभीर खनिजांवर अवलंबून राहण्याशी संबंधित स्वतंत्र व्यापार-ऑफ समाविष्ट करतात. सेफ्टी फर्स्ट सेफ्टी हा सोडियम-आयन बॅटरीचा सर्वात आकर्षक फायदा आहे. यू द्वारे आयोजित केलेल्या अभ्यासांसह.

S. नेव्हल रिसर्च लॅबोरेटरीने दाखवून दिले आहे की सोडियम-आयन पेशी लिथियम-आयन पेशींच्या तुलनेत थर्मल पळून जाण्याच्या घटनांमध्ये कमाल तापमानात लक्षणीय वाढ दर्शवतात. हा आंतरिक सुरक्षितता फायदा सेलच्या कार्यक्षमतेच्या पलीकडे स्टोरेज, हाताळणी आणि वाहतुकीमध्ये विस्तारित आहे.

लिथियम-आयन बॅटरीचे राष्ट्रीय आणि आंतरराष्ट्रीय वाहतूक प्राधिकरणांद्वारे “धोकादायक वस्तू” म्हणून वर्गीकरण केले जाते, ज्यासाठी कठोर पॅकेजिंग, हाताळणी आणि वाहतूक आवश्यकता आवश्यक आहे. ते सामान्यत: 30% पेक्षा जास्त नसलेल्या शुल्काच्या स्थितीत पाठवले जातात, ज्यामुळे लॉजिस्टिक जटिलता आणि किंमत वाढते.

हे निर्बंध एनोड बाजूला कॉपर करंट कलेक्टर्सच्या वापरामुळे उद्भवतात, जे कमी व्होल्टेजमध्ये विरघळू शकतात आणि कॅथोडवर पुन्हा जमा करू शकतात, ज्यामुळे अंतर्गत शॉर्ट सर्किटचा धोका वाढतो. सोडियम-आयन बॅटरियांना या मर्यादांचा त्रास होत नाही.

ते ॲनोड आणि कॅथोड दोन्ही बाजूंना ॲल्युमिनियम वर्तमान संग्राहक वापरतात, कारण सोडियम ॲल्युमिनियमसह अस्थिर मिश्रधातू तयार करत नाही. परिणामी, सोडियम-आयन पेशी सुरक्षितपणे साठवून ठेवल्या जाऊ शकतात आणि शून्य व्होल्ट्सवर ऱ्हास किंवा सुरक्षिततेच्या जोखमीशिवाय वाहून नेल्या जाऊ शकतात.

शून्य व्होल्ट्सवर दीर्घकाळापर्यंत स्टोरेज सायकलिंगच्या स्थिरतेशी तडजोड करत नाही असे दर्शविले गेले आहे. हे वैशिष्ट्य संपूर्ण मूल्य शृंखलेत महत्त्वपूर्ण फायदे देते, ज्यात सुरक्षित हाताळणी, कमी वाहतूक खर्च आणि उत्पादन आणि स्थापनेतील अधिक लवचिकता यांचा समावेश आहे. मॅन्युफॅक्चरिंग तयार सोडियम-आयन बॅटरीचा आणखी एक महत्त्वाचा फायदा म्हणजे त्यांची विद्यमान लिथियम-आयन उत्पादन पायाभूत सुविधांशी सुसंगतता.

तुलनेने किरकोळ बदलांसह, लिथियम-आयन उत्पादन रेषा सोडियम-आयन पेशी तयार करण्यासाठी अनुकूल केली जाऊ शकतात. हे नाटकीयरित्या दत्तक घेण्यातील भांडवल अडथळा कमी करते आणि उत्पादकांना कच्च्या मालाच्या पुरवठा जोखमींपासून बचाव करण्यास अनुमती देते.

सेल स्टॅक तयार करताना प्राथमिक प्रक्रियेतील फरक आर्द्रतेच्या संवेदनशीलतेमध्ये असतो. सोडियम-आयन बॅटरींना अधिक कठोर व्हॅक्यूम कोरडे स्थिती आवश्यक असते, कारण अवशिष्ट ओलावा कार्यक्षमतेवर जास्त नकारात्मक परिणाम करू शकतो. लिथियम-आयन पेशी तुलनेने सौम्य व्हॅक्यूम स्तरावर कोरडेपणा सहन करू शकतात, तर सोडियम-आयन पेशींना खोल व्हॅक्यूम परिस्थिती आवश्यक असते, ज्यामुळे उर्जेचा वापर आणि उत्पादन खर्च किरकोळ वाढू शकतो.

तथापि, उद्योग जसजसा ड्राय इलेक्ट्रोड कोटिंग आणि प्रगत उत्पादन तंत्राकडे प्रगती करत आहे, तसतशी ही आव्हाने कमी होण्याची अपेक्षा आहे. कमी सामग्री जोखीम सोडियम-आयन बॅटरी लिथियम-आयन प्रणालींच्या तुलनेत संरचनात्मकदृष्ट्या भिन्न सामग्री मार्ग देतात.

सोडियम हे सोडा ऍश सारख्या मुबलक प्रमाणात उपलब्ध स्त्रोतांमधून प्राप्त केले जाते, जे लिथियमपेक्षा खूप जास्त आणि भौगोलिकदृष्ट्या वैविध्यपूर्ण आहे. अनेक सोडियम-आयन रसायने कोबाल्ट, निकेल आणि तांबे यासारख्या गंभीर खनिजांची गरज पूर्णपणे काढून टाकतात. याव्यतिरिक्त, सोडियम-आयन बॅटरी दोन्ही इलेक्ट्रोडसाठी वर्तमान संग्राहक म्हणून ॲल्युमिनियम वापरतात.

ॲल्युमिनियम हे तांब्यापेक्षा स्वस्त, हलके आणि अधिक प्रमाणात उपलब्ध आहे, परिणामी खर्चात बचत आणि वजन फायदे. या भौतिक निवडीमुळे जागतिक कमोडिटी किमतीतील अस्थिरतेचा संपर्क लक्षणीयरीत्या कमी होतो आणि पुरवठा साखळीतील लवचिकता वाढते, भारतासारख्या देशासाठी एक महत्त्वाचा विचार आहे. सोडियम-आयन बाबी का एकत्र घेतल्यास, हे गुणधर्म सूचित करतात की सोडियम-आयन बॅटरी केवळ प्रायोगिक तंत्रज्ञान नसून व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य आणि धोरणात्मकदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण उपाय आहेत.

खर्चाचा अंदाज असे दर्शवितो की सोडियम-आयन बॅटरी 2035 पर्यंत लिथियम-आयन बॅटरी कमी करू शकतील. 2025 पर्यंत, 2030 पर्यंत सुमारे 400 GWh पर्यंत स्केलिंगच्या अपेक्षेसह, 2025 पर्यंत, सोडियम-आयन उत्पादन क्षमता सुमारे 70 GWh आधीच कार्यरत आहे. या जलद विस्तारामुळे आणि भारताच्या लवकरात लवकर वाढ होण्यास मदत होईल. तंत्रज्ञान

भारतासाठी धोरण, नियामक आणि इकोसिस्टम शिफारशी सोडियम-आयन बॅटरी भारताच्या ऊर्जा साठवणुकीचा एक अर्थपूर्ण भाग बनतील याची खात्री करण्यासाठी, एक समन्वित धोरण आणि नियामक दृष्टीकोन आवश्यक आहे. कॅथोड, एनोड, इलेक्ट्रोलाइट आणि सेपरेटर उत्पादनासारख्या अपस्ट्रीम बॅटरी पायाभूत सुविधांसाठी सार्वजनिक समर्थनामध्ये लिथियम-आयन सिस्टमवर कमी लक्ष केंद्रित करण्याऐवजी सोडियम-आयन रसायनांचा स्पष्टपणे समावेश केला पाहिजे. भविष्यातील प्रोत्साहन कार्यक्रम, PLI फ्रेमवर्कच्या पुनरावृत्तीसह, लवचिकतेला प्रोत्साहन दिले पाहिजे, याची खात्री करून नवीन बॅटरी प्लांट्स लिथियम-आयन आणि सोडियम-आयन या दोन्ही उत्पादनांना अगदी सुरुवातीपासूनच कमीतकमी रेट्रोफिटिंगसह सामावून घेण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

नियामक दृष्टिकोनातून, जलद व्यापारीकरण आणि उपयोजन सक्षम करण्यासाठी, सोडियम-आयन बॅटरी स्पष्टपणे समाविष्ट करण्यासाठी मानके, सुरक्षा कोड आणि प्रमाणन मार्ग अद्यतनित केले जाणे आवश्यक आहे. लिथियम-आयन पर्यायांसह सोडियम-आयन बॅटरी वापरून वाहन प्लॅटफॉर्मची टाईप-टेस्ट आणि मंजूरी देण्यासाठी ईव्ही उत्पादकांना खरेदी धोरणे, प्रायोगिक कार्यक्रम आणि नियामक सूचनांद्वारे प्रोत्साहन दिले पाहिजे.

या दुहेरी-मंजुरी धोरणामुळे पुरवठ्यातील व्यत्यय किंवा किमतीतील चढ-उतारांच्या प्रतिसादात जलद प्रतिस्थापनाची अनुमती मिळेल. शेवटी, R&D, प्रात्यक्षिक प्रकल्प आणि लवकर तैनाती, विशेषत: ग्रिड स्टोरेज, दुचाकी आणि तीन-चाकी वाहने आणि स्थिर अनुप्रयोगांसाठी लक्ष्यित सार्वजनिक निधी, बाजारातील आत्मविश्वास वाढविण्यात मदत करू शकतात. औद्योगिक धोरण, नियमन आणि बाजारातील प्रोत्साहनांचे संरेखन करून, भारत एक निष्पक्ष, लवचिक आणि भविष्यासाठी तयार बॅटरी इकोसिस्टम विकसित करू शकतो ज्यामध्ये सोडियम-आयन बॅटरी मध्यवर्ती भूमिका बजावतात.

जयदीप सारस्वत वसुधा फाऊंडेशनमध्ये इलेक्ट्रिक मोबिलिटी वर्टिकलचे नेतृत्व करतात जेथे ते ईव्ही दत्तक घेण्यामधील प्रमुख अडथळे दूर करण्यावर आणि शाश्वत मोबिलिटी सोल्यूशन्सला पुढे नेण्यावर लक्ष केंद्रित करतात; निखिल मॉल हा देखील इलेक्ट्रिक मोबिलिटी वर्टिकलचा एक भाग आहे जो संशोधन, भागधारकांच्या सहभागामध्ये आणि स्वच्छ वाहतुकीच्या संक्रमणास प्रोत्साहन देणाऱ्या उपक्रमांमध्ये योगदान देतो.