- वैश्विक energy storage system मांग के विस्तार को ध्यान में रखते हुए Northvolt ने sodium-ion cell विकसित किया, और Sweden के Västerås स्थित Northvolt Labs में 160Wh/kg से अधिक energy density सत्यापित की
- cell में hard carbon anode और Prussian White-आधारित cathode का उपयोग किया गया है, तथा lithium, nickel, cobalt, graphite को शामिल नहीं किया गया है
- Northvolt का मानना है कि यह chemistry मौजूदा NMC और LFP की तुलना में अधिक सुरक्षित, लागत-प्रभावी और टिकाऊ है
- Altris के साथ मिलकर विकसित यह तकनीक उच्च-तापमान सुरक्षा और कम लागत के कारण India, Middle East, Africa जैसे energy storage बाज़ारों के लिए उपयुक्त है
- पहली पीढ़ी energy storage पर केंद्रित है, और अगली पीढ़ियाँ अधिक energy density के साथ लागत-प्रभावी electric mobility तक विस्तार कर सकती हैं
160Wh/kg sodium-ion cell की संरचना
- Northvolt ने लागत-प्रभावी और टिकाऊ energy storage system के विस्तार के लिए sodium-ion बैटरी को अपने cell portfolio में जोड़ा है
- इस cell को Sweden के Västerås स्थित Northvolt Labs में 160Wh/kg से अधिक energy density के साथ सत्यापित किया गया
- Northvolt ने कहा कि सत्यापित cell मौजूदा nickel, manganese, cobalt-आधारित NMC और iron phosphate-आधारित LFP chemistry की तुलना में अधिक सुरक्षित, लागत-प्रभावी और टिकाऊ है
- cell की संरचना इस प्रकार है
- anode: hard carbon
- cathode: Prussian White-आधारित cathode
- शामिल न की गई सामग्री: lithium, nickel, cobalt, graphite
- उपयोग किए गए खनिज iron और sodium जैसे वैश्विक बाज़ार में प्रचुर मात्रा में उपलब्ध पदार्थ हैं, और Northvolt की योजना Prussian White-आधारित बैटरी को industrialize करके उसे commercial market में लाने वाली पहली कंपनी बनने की है
energy storage को प्राथमिकता और आगे का विस्तार
- यह sodium-ion तकनीक research partner Altris के साथ मिलकर विकसित की गई है, और इसे Northvolt के next-generation energy storage solution की नींव के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा
- कम लागत और उच्च-तापमान सुरक्षा के कारण यह India, Middle East, Africa जैसे उभरते बाज़ारों के energy storage solution के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है
- स्थानीय रूप से प्राप्त सामग्रियों से इसका उत्पादन किया जा सकता है, जिससे मौजूदा battery value chain से स्वतंत्र regional battery manufacturing capability बनाई जा सकती है
- Northvolt की पहली पीढ़ी की sodium-ion cell मुख्य रूप से energy storage के लिए डिज़ाइन की गई है
- अगली पीढ़ियाँ अधिक energy density प्रदान करके लागत-प्रभावी electric mobility solution तक विस्तार कर सकती हैं
- यह तकनीक Northvolt की मौजूदा product lineup को पूरक करती है
- automotive ग्राहकों के लिए premium lithium-ion battery cell
- तथा Northvolt के अंतर्गत Cuberg द्वारा विकसित की जा रही aviation और high-performance vehicles के लिए lithium-metal battery technology के साथ
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
इस गर्मी एक फ़्रांसीसी कंपनी ने बड़े हार्डवेयर स्टोर्स में sodium-ion battery वाले power tools बेचना शुरू किया
फ़्रांस की राष्ट्रीय शोध संस्था की घोषणा: https://www.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/batteries-sodium-ion-une-pre...
power tool: https://www.leroymerlin.fr/produits/outillage/outillage-elec...
अफ़सोस है कि Wh/kg दक्षता के बारे में मुझे सिर्फ़ 2017 का एक लेख मिला, जिसमें कहा गया था कि यही कंपनी 90Wh/kg cell बना सकती थी, लेकिन फिर भी यह सिर्फ़ वादा नहीं बल्कि वास्तव में बिक रहा उत्पाद है
समझाया गया था कि इस कंपनी की ताकत ऊँची energy density नहीं, बल्कि 10 मिनट से कम में full charge जैसी fast charging है
https://www.ecinews.fr/fr/tiamat-energy-lance-la-production-...
कहा गया है कि sodium, lithium की तुलना में 10 गुना तेज़ charge होता है, कम operating temperature की वजह से ज़्यादा सुरक्षित है, और charging cycle की संख्या lithium से अधिकतम 5 गुना तक ज़्यादा है
यह भी कहा गया है कि sodium पृथ्वी पर ज़्यादा व्यापक रूप से उपलब्ध है, उसे पाना आसान है, और उसकी processing का पर्यावरणीय प्रभाव भी कम है
इसलिए यह पूरी तरह वही तकनीक नहीं है
vanadium की क़ीमत nickel जैसी है और उसके भंडार ज़्यादा हैं, लेकिन अभी उसका वार्षिक उत्पादन काफ़ी कम है, इसलिए लंबे समय के resource outlook पर स्पष्टता नहीं है
CATL ने भी sodium ferrocyanide, यानी “Prussian white”, का दावा किया था, लेकिन किसी वजह से वह automotive उपयोग के लिए lithium मिला रहा है
नकारात्मक नज़रिए से देखें तो यह sodium की कमज़ोर cycle characteristics को stabilize करने के लिए lithium हो सकता है, और आशावादी नज़रिए से देखें तो शायद अभी economies of scale की वजह से lithium सस्ता पड़ता है
https://web.archive.org/web/20231121142135/https://www.cnrs....
https://web.archive.org/web/20231121142300/https://www.leroy...
शायद ऐसी उम्मीद करना ही मेरी बेवक़ूफ़ी थी
https://www.epectec.com/batteries/cell-comparison.html के अनुसार 160Wh/kg की घनत्व Li-po या lithium-ion के समान है
इस battery chemistry की खासियत यह है कि इसे आम सामग्री से बनाया जाता है और यह lithium की तुलना में अधिक स्थिर और सुरक्षित है
क्योंकि press release में इसका उल्लेख नहीं है, इसलिए लगता है कि प्रति लीटर energy density के मामले में यह प्रतिस्पर्धी नहीं होगी
Wikipedia पर भी एक comparison table है, लेकिन यह कितनी सटीक और up-to-date है, पता नहीं: https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery#Comparison
जबकि lithium लगभग 0.002% है
मौजूदा commercial production cells के हिसाब से Li-po 200Wh/kg से ऊपर और lithium-ion 250Wh/kg से ऊपर भी जा सकता है
मैं विशेषज्ञ नहीं हूँ, इसलिए अगर गलत हूँ तो सुधार दें
ऊपर-ऊपर से देखने पर लगता है कि energy density की कुर्बानी नहीं दी गई, और यह वाकई बड़ी बात है
China graphite market पर हावी है और अब export controls भी लगा रहा है
अगर मुझे सही याद है, तो अभी ज़्यादातर lithium और sodium batteries किसी न किसी रूप में graphite anode इस्तेमाल करती हैं, इसलिए Northvolt का hard carbon इस्तेमाल करना लागत और supply-chain risk कम करने का बहुत बड़ा फायदा हो सकता है
नए Prussian White cathode के बारे में मुझे कुछ नहीं पता, इसलिए Northvolt के anode और cathode पर किसी expert analysis का इंतज़ार है
Northvolt की घोषणा इस बारे में थोड़ी सतर्क लगती है कि अभी वास्तव में बिक्री के लिए क्या उपलब्ध है, लेकिन यह production में जाती हुई दिख रही है, जो अच्छा संकेत है
PowerWall जैसी पूरे घर की energy storage systems traction पा रही हैं, और grid-scale batteries ने इस सोच को बदल दिया है कि क्या “काफी अच्छा” है
अगर इसे 1~3 acre में फैलाकर रखा जा सकता है, तो maximum density उतनी महत्वपूर्ण नहीं रहती, इसलिए लगता है कि ये पहले ऐसे उपयोगों को लक्ष्य बनाएँगे
EV chargers के लिए बड़े on-site battery storage की मांग भी नए chargers की deployment में एक बाधा लगती है, और अचानक बढ़ी हुई demand को California के कुछ rest stops की तरह on-site diesel generators से या battery banks से संभाला जा सकता है
मुझे लगता है कि दूसरा विकल्प energy efficiency और maintenance, दोनों के लिहाज़ से बेहतर है
“Shin, यह लगातार 7वें हफ्ते नई battery invention announcement है” वाला मज़ाक याद आ जाता है
लेकिन गंभीरता से कहूँ तो समझ नहीं आता कि battery से जुड़ी इतनी मिलती-जुलती headlines क्यों आती रहती हैं
सिर्फ़ invention के तुरंत बाद रिपोर्ट करने के बजाय, यह भी ज़रूरी है कि आगे चलकर इन technologies की वास्तविक प्रगति को ट्रैक करने वाले लेख हों
China की तरफ़ से भी खबरें हैं: https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
Northvolt की घोषणा से अलग, energy density अच्छी नहीं होने के कारण इस पर बहुत शोर नहीं है, लेकिन लागत काफ़ी कम लगती है
mass manufacturing अव्यावहारिक हो सकती है, या उपयोगकर्ता के लिए बहुत महँगी हो सकती है, या charge cycles बहुत कम हो सकते हैं, या पर्याप्त current नहीं दे सकती, या low/high temperature thermal stability कम हो सकती है, या portable उपयोग के लिए energy density पर्याप्त नहीं हो सकती, या lifespan छोटी हो सकती है, या charging speed धीमी हो सकती है, या सामग्री बहुत toxic हो सकती है, या आग/विस्फोट का जोखिम बहुत अधिक हो सकता है, या प्रगति बहुत छोटी हो सकती है, या 20 साल पहले यह कोशिश की जा चुकी हो और असफल रही हो, या जब तक यह बाजार में आए तब तक lithium-ion भी उतना आगे बढ़ चुका हो
मुझे समझ नहीं आता कि sodium battery का फायदा क्या है
batteries में electrodes के बीच ions की movement होती है, और sodium ions काफ़ी बड़े होते हैं, इसलिए charging के दौरान electrode volume deformation ज़्यादा होगी, और उसके परिणामस्वरूप lithium alternatives की तुलना में density भी कम होगी और charge cycles भी कम होंगे
यह न तो grid के लिए और न ही mobile उपयोग के लिए आदर्श लगती है, और मेरे हिसाब से इसका उपयोग सिर्फ़ बहुत सस्ते disposable सामानों में हो सकता है, जो environment के लिए अच्छा संकेत नहीं है
नुकसान यह हैं कि energy density कुछ कम है और efficiency भी थोड़ी कम है
CATL काफ़ी समय से sodium-ion batteries बना रही है, और अब तक लगता है कि इनका ज़्यादातर उपयोग low-cost Chinese EVs में हुआ है
अभी यह Europe या North America के बाजारों में ज़्यादा नहीं पहुँची हैं, और इसका एक कारण यह हो सकता है कि China के बाहर sodium-ion battery factories अभी कम हैं
लगता है Northvolt इसे बदलने की कोशिश कर रही है
यह LFP जैसी दूसरी battery chemistries से प्रतिस्पर्धा करेगी, और मुख्यतः low-cost cars तथा grid storage में इस्तेमाल होगी
क्योंकि यह सस्ती, अधिक सुरक्षित है, और वजन इतना महत्वपूर्ण नहीं है
लेकिन कारों के लिए शायद अभी अच्छी नहीं होगी, क्योंकि यह भारी है
कुछ गुणों से समझौता करके भी सस्ता और आसान विकल्प पर्याप्त नहीं है
अभी HN पर lithium-ion battery charging को capacity के 20~80% तक सीमित करने की बात अलग से चल रही है
मैं जानना चाहता हूँ कि sodium-ion chemistry पर आधारित batteries के लिए भी क्या ऐसी कोई सीमा या recommendation होती है
lead-acid और AGM batteries के लिए capacity के 50% से नीचे जाना recommended नहीं होता
आखिरकार यूरोप से आई बैटरी innovation देखकर अच्छा लगा
इससे उम्मीद बनती है कि आगे भी बैटरी energy और automobile क्षेत्र में यूरोप अपनी भूमिका निभा सकता है
John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham, Akira Yoshino को “lithium-ion battery development” के लिए यह पुरस्कार मिला था
[0]: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/
BYD Dolphin, Kia eNiro, VW ID.3 के बीच कीमत को छोड़ दें तो व्यावहारिक अंतर बहुत बड़ा नहीं है
एक समय internal combustion engine ही भेद पैदा करने वाला तत्व था, लेकिन अब वह खत्म हो चुका है
इस development की बुनियाद लगने वाला मूल research paper 2015 में प्रकाशित हुआ था, और sci-hub में शीर्षक पेस्ट करें तो देखा जा सकता है: “Rhombohedral Prussian White as Cathode for Rechargeable Sodium-Ion Batteries”
यह ARPA-E supported project था, और यह बात ध्यान खींचती है कि कुछ research Lawrence Berkeley National Labs में हुई थी
क्योंकि वे मौजूदा battery manufacturing technology के साथ compatible configuration खोज रहे थे, इसलिए यह basic research से अधिक applied research के करीब है
paper में समझाया गया है कि उच्च Na concentration मौजूदा sodium deficiency समस्या को हल करता है, और hard carbon anode के साथ direct assembly करके full cell बनाया जा सकता है, इसलिए यह मौजूदा lithium-ion battery infrastructure के साथ compatible scalable sodium-ion battery manufacturing के लिए महत्वपूर्ण है
research result की घोषणा से लेकर commercial development और deliverable product तक पहुंचने में लगभग 8 साल लगे हैं, और venture capital इसे ठीक-ठाक exit period मानेगा या नहीं, कहना मुश्किल है
चीन इस साल से बड़ी संख्या में sodium-ion batteries को production में लगाने वाला है
मेरे लिए battery का वजन और density से ज्यादा charging cycle और cost महत्वपूर्ण हैं
तभी यह ज्यादा carbon emit करने वाली power generation को price के आधार पर पीछे छोड़ सकती है
https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
बताए गए फायदे अनजाने में थोड़ा हास्यास्पद लगने वाले phrases में लिखे हैं, जैसे बेहतर safety, LiFePo जैसी cycle count, low temperature पर कहीं बेहतर capacity, और environmental protection
इन्हें काफी संदेह के साथ लेना चाहिए
कीमत भी LiFePo से लगभग 50% ज्यादा है
कई product images में बाहरी winter scenery है, इसलिए लगता है कि बहुत कम तापमान पर performance ही मुख्य selling point है
sodium-ion के लिए उस market पर बड़ा असर डालना मुश्किल होगा जब तक उसकी कीमत LFP से नीचे नहीं जाती
यह अच्छा progress है, लेकिन sodium metal fuel cell से हासिल किए जा सकने वाले लगभग 3.5kWh के मुकाबले काफी कम है
ऐसा device expired patent US3730776A में बताया गया है, और उसकी copy यहाँ है: https://orgpad.com/file/DrCoHGH6xJJqraDeusqrtS?token=D6S5Bow...
current पैदा करने वाला ऐसा मिलता-जुलता device garage में भी बनाया जा सकता है
storage के लिए आर्थिक तरीका न होने की वजह से दुनिया भर में बहुत-सी solar और wind electricity बर्बाद हो रही है
पिछली बार जब मैंने देखा था, LiFePO4 batteries की कीमत 100 डॉलर प्रति kWh से ऊपर थी, और काम की Powerwall एक छोटी car जितनी महंगी होने के साथ बड़ा fire risk भी रखती है
car, drone और phone के बाहर बड़े पैमाने पर तैनात की जा सकने वाली सस्ती, non-toxic और non-flammable battery की सख्त ज़रूरत है
घोषित की गई battery शायद इन शर्तों पर खरी उतर सकती है
https://cuberg.net/
sodium-ion कम वजन और आकार की कम अहमियत वाले stationary applications, यानी grid-scale energy storage systems, में low cost को लक्ष्य बनाने वाली technology है
विशेषण बहुत ज्यादा हैं
कहा जा रहा है कि यह ज्यादा cost-effective है, और कई तरह से बेहतर है, लेकिन कितना बेहतर है और किसके मुकाबले बेहतर है, इसका बिल्कुल जिक्र नहीं है
अब तक शायद “सोचे से जल्दी अगली EV में आ सकता है” जैसी खबरें और YouTube videos बन रही होंगी
CATL ने भी 2 साल पहले 160Wh/kg का दावा किया था, लेकिन जो product वास्तव में बनेगा वह शायद 120Wh/kg के ज्यादा करीब होगा
charging cycle के बारे में कोई जानकारी नहीं है, और “high temperature में safety” जैसी बात असली operating temperature range specification की तुलना में कम दिलचस्प है