توانائی کی کثافت کا معاملہ کیوںs ڈرون/یو اے وی مارکیٹ میں
ڈرون انڈسٹری کی تیزی سے ترقی کا انحصار بیٹری ٹیکنالوجی میں ہونے والی ترقی پر ہے۔ الٹرا-اعلی توانائی کی کثافت طویل پروازوں اور زیادہ ورسٹائل ایپلی کیشنز کو طاقت دینے میں ایک اہم عنصر بن رہی ہے۔
زیادہ توانائی کی کثافت کا مطلب یہ ہے کہ ڈرون طویل پرواز کر سکتے ہیں اور زیادہ وزن لے سکتے ہیں۔ نقل و حمل، نگرانی، اور ماحولیاتی نگرانی کو شامل کرنے کے لیے فوٹو گرافی سے آگے ڈرون کے استعمال کو بڑھانے کے لیے یہ صلاحیت بہت اہم ہے۔
کمرشل ڈرون کے فوائدs & ماحولیاتی اثرات
کمرشل ڈرون، خاص طور پر وہ جو پیکیج کی ترسیل اور صنعتی معائنہ میں استعمال ہوتے ہیں، اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریوں سے بے حد فائدہ اٹھاتے ہیں۔ وہ ایک ہی چارج پر لمبا فاصلہ طے کر سکتے ہیں، جس سے وہ زیادہ موثر اور لاگت-کارآمد ہیں۔
اعلی توانائی کی کثافت والی بیٹریاں بھی زیادہ ماحول دوست ہیں۔ وہ زیادہ دیر تک چلتے ہیں اور بیٹری کی تبدیلی کی فریکوئنسی کو کم کرتے ہیں، ڈرون آپریشنز کے ماحولیاتی اثرات کو کم کرتے ہیں۔
بیٹری کی توانائی کی کثافت کیا ہے؟
توانائی کی کثافت یہ ہے کہ یونٹ کی جگہ یا مادے کی اکائی میں کتنی توانائی ذخیرہ ہوتی ہے۔ بیٹری کی توانائی کی کثافت یہ ہے کہ بیٹری کے اوسط یونٹ حجم یا بڑے پیمانے پر کتنی برقی توانائی جاری ہوتی ہے، جسے عام طور پر دو جہتوں میں تقسیم کیا جاتا ہے: وزن کی توانائی کی کثافت اور حجم توانائی کی کثافت۔
بیٹری کے وزن کی توانائی کی کثافت کا حساب اس فارمولے سے کیا جا سکتا ہے: برائے نام وولٹیج (V) * شرح شدہ صلاحیت (Ah) / بیٹری کا وزن (kg)=مخصوص توانائی یا توانائی کی کثافت (Wh/kg)۔
ریچارج ایبل بیٹریوں کی مختلف اقسام کی توانائی کی کثافت حسب ذیل ہے:
لیڈ ایسڈ بیٹری کی توانائی کی کثافت 50-70 Wh/kg کے درمیان ہوتی ہے۔
نکل-کیڈمیم بیٹری کی توانائی کی کثافت 50-80 Wh/kg کے درمیان ہوتی ہے۔
نکل-میٹل ہائیڈرائیڈ بیٹری کی توانائی کی کثافت 60-140 Wh/kg کے درمیان ہوتی ہے۔
لیتھیم-آئن بیٹری کی توانائی کی کثافت 150-300 Wh/kg کے درمیان ہوتی ہے۔
لیڈ-تیزاب والی بیٹریوں میں توانائی کی کثافت کم ہوتی ہے۔ اگر ان کا استعمال فیملی کار کو 200 کلومیٹر سے زیادہ چلانے کے لیے کیا جاتا ہے، تو اس کے لیے تقریباً 1 ٹن بیٹریوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو بجلی کی گاڑیوں کے لیے طاقت کے منبع کے طور پر استعمال کرنے کے لیے بہت بھاری ہے۔ ایک اور وجہ یہ ہے کہ Pb زہریلا ہے، ماحول دوست نہیں ہے، اور لیڈ ایسڈ بیٹریوں کی سائیکل کی کارکردگی خراب ہے۔ جبکہ، لیتھیم-آئن بیٹریوں کی توانائی کی کثافت تقریباً 150~300Wh/kg ہے، جو کہ لیڈ-ایسڈ بیٹریوں سے بہت زیادہ ہے، اسی طرح سائیکل کی کارکردگی کے ساتھ، اس لیے لیتھیم-آئن بیٹریاں نئی توانائی والی برقی گاڑیوں کی ترقی کے لیے بہترین انتخاب ہیں۔
فی الحال، مارکیٹ میں اعلی-توانائی-کثافت لیتھیم بیٹریوں کے لیے دو اہم تکنیکی راستے ہیں: اقتصادی LiFePO4 بیٹریاں اور درمیانی-سے-ہائی-لیتھیم نکل مینگنیج کوبالٹ آکسائیڈ (NMC) بیٹریاں۔
2015 میں، LiFePO4 بیٹریاں مارکیٹ کے مرکزی دھارے میں شامل تھیں۔ اس وقت، مارکیٹ میں زیادہ تر LiFePO4 بیٹری سسٹمز کی توانائی کی کثافت تقریباً 70-90Wh/kg تھی، جب کہ NMC بیٹریوں کی توانائی کی کثافت بہت زیادہ تھی، جو 130Wh/kg تک پہنچ گئی تھی۔ مسافر کاروں کی مارکیٹ کو تیزی سے کھولنے کے لیے جو ڈرائیونگ رینج کے لیے حساس ہے، چینی حکومت نے سب سے پہلے 2016 میں نئی انرجی گاڑیوں کی سبسڈی پالیسی میں بیٹری کی توانائی کی کثافت کو ایک حوالہ اشارے کے طور پر لینے کی تجویز دی۔ LiFePO4 بیٹریوں اور NMC بیٹریوں کی مارکیٹ کا ڈھانچہ تبدیل ہونا شروع ہوا، اور بڑی کار کمپنیوں نے بڑے پیمانے پر NMC بیٹریاں تبدیل کرنا شروع کر دیں۔ جون 2019 سے، سبسڈی کی واپسی اور NMC لیتھیم بیٹریوں کی زیادہ پیداواری لاگت کے ساتھ، LiFePO4 بیٹریاں مارکیٹ میں توانائی کے اہم حل کے طور پر واپس آ گئی ہیں۔ مارکیٹ کی ترقی کے مطابق ڈھالنے کے لیے، تمام بڑے بیٹری مینوفیکچررز نے LiFePO4 + NMC کی دو سطری حکمت عملی شروع کی ہے۔ اب LiFePO4 بیٹری 210Wh/kg کی توانائی کی کثافت تک پہنچ گئی ہے۔
کیا حدایڈدیلتیم پولیمر بیٹریاں توانائی کی کثافت؟
لیتھیم بیٹری کے چار اہم حصے ہوتے ہیں: اینوڈ، کیتھوڈ، الیکٹروڈ اور ڈایافرام، جو سب بیٹری کی توانائی کی کثافت کو متاثر کرتے ہیں۔ اور الیکٹروڈ وہ جگہیں ہیں جہاں کیمیائی رد عمل ہوتا ہے۔ بیٹریوں کی توانائی کی کثافت کو بہتر بنانے کی کلید نئے الیکٹروڈ مواد تیار کرنا اور پیداواری عمل کو بہتر بنانا ہے۔
اوپر سے ہم جان سکتے ہیں کہ LiFeO4 اور ٹرنری میٹریل Ni Co Mn پر مشتمل لیتھیم بیٹریوں کی توانائی کی کثافت بہت مختلف ہے۔ ٹرنری مواد میں Ni, Co, اور Mn کے مختلف تناسب بھی بیٹری کی کارکردگی میں فرق کا سبب بنیں گے۔ Ni کا تناسب جتنا زیادہ ہوگا، بیٹری کی مخصوص صلاحیت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ ہائی نی پازیٹو کیتھوڈ سسٹم بیٹریاں جو اس وقت پروموٹ کی جارہی ہیں ان میں بڑے پیمانے پر توانائی کی کثافت 240-300Wh/kg (حجم توانائی کی کثافت 560Wh/L-650Wh/L) کے درمیان ہے۔
لیتھیم بیٹری کی مارکیٹ میں مرکزی دھارے کا اینوڈ مواد بنیادی طور پر گریفائٹ (کاربن-بیسڈ میٹریل) ہے، لیکن کاربن-بیسڈ میٹریل کی موجودہ توانائی کا ذخیرہ نظریاتی اوپری حد کے قریب ہے۔ سلکان پر مبنی انوڈ مواد کی مخصوص صلاحیت 4200mAh/g تک پہنچ سکتی ہے، جو کہ 372mAh/g کے گریفائٹ انوڈ کی نظریاتی مخصوص صلاحیت سے بہت زیادہ ہے۔ سلکان کاربن انوڈ کے متعارف ہونے کے ساتھ، بیٹری سیل کی بڑے پیمانے پر توانائی کی کثافت 300-400Wh/kg (حجم توانائی کی کثافت 630Wh/L-750Wh/L) تک اپ گریڈ ہو جائے گی، اس طرح یہ گریفائٹ اینوڈ کا ایک طاقتور متبادل بن جائے گا۔
نتیجہ
ٹیکنالوجیز کے ممکنہ انضمام کے ساتھ مستقبل امید افزا لگتا ہے، جو ڈرون بیٹریوں کی توانائی کی کثافت کو مزید بڑھا سکتا ہے۔ ڈرون بیٹریوں میں الٹرا-اعلی توانائی کی کثافت صرف ایک تکنیکی بہتری نہیں ہے بلکہ ایک تبدیلی کی تبدیلی بھی ہے جو ڈرون کی اگلی نسل کو طاقت بخشے گی۔ جیسے جیسے یہ ٹیکنالوجی آگے بڑھے گی، یہ نئے امکانات کو کھولے گی اور ڈرونز کیا حاصل کرنے کے قابل ہیں اس کی دوبارہ وضاحت کرے گی۔ آئیے مستقبل قریب میں آنے والی نئی نسل کے لیے تیار رہیں!
