Zinc-Ion Battery भारत ने अभिनव जिंक-आयन बैटरी प्रौद्योगिकी के साथ किफायती ऊर्जा भंडारण का मार्ग प्रशस्त किया

भारत के ऊर्जा भंडारण क्षेत्र के लिए एक ऐतिहासिक विकास में, जवाहरलाल नेहरू उन्नत वैज्ञानिक अनुसंधान केंद्र (JNCASR) ने जिंक-आयन (Zn-आयन) बैटरी प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने और उनका व्यवसायीकरण करने के लिए हिंदुस्तान जिंक लिमिटेड (HZL) के साथ भागीदारी की है। 21 अगस्त, 2024 को हस्ताक्षरित एक समझौता ज्ञापन (MoU) के माध्यम से औपचारिक रूप से किए गए इस सहयोग का उद्देश्य कम लागत वाले, विश्वसनीय और टिकाऊ ऊर्जा भंडारण समाधानों की वैश्विक आवश्यकता को पूरा करना है।

Zinc-Ion Battery जिंक-आयन बैटरियों का वादा

जिंक-आयन बैटरियां अधिक सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरियों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प के रूप में उभर रही हैं। लिथियम के विपरीत, जिंक प्रचुर मात्रा में, लागत प्रभावी और सुरक्षित है, जो इसे बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बनाता है। हाल की प्रगति के साथ, जिंक-आयन बैटरियों ने स्थिरता, सुरक्षा और लागत-दक्षता के मामले में लिथियम-आयन बैटरियों से बेहतर प्रदर्शन करने की क्षमता दिखाई है, विशेष रूप से विभिन्न तापमान श्रेणियों में।

हालांकि, जिंक-आयन बैटरियों का व्यावसायीकरण कुछ चुनौतियों पर काबू पाने पर निर्भर करता है, जैसे कि जल-आधारित समाधानों में जिंक की थर्मोडायनामिक अस्थिरता। इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाइट और इंटरफ़ेस स्तरों पर अभिनव संशोधनों की आवश्यकता होती है।

नवाचार के लिए एक रणनीतिक साझेदारी

JNCASR और HZL के बीच सहयोग जिंक-आयन बैटरी प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण प्रगति को बढ़ावा देने के लिए तैयार है। JNCASR में प्रो. प्रेमकुमार सेंगुट्टुवन का शोध समूह, जिसने जिंक-आधारित बैटरी अनुसंधान में पर्याप्त प्रगति की है, नए जिंक मिश्र धातु और संशोधित इलेक्ट्रोलाइट्स विकसित करने के लिए हिंदुस्तान जिंक के साथ मिलकर काम करेगा। इन नवाचारों से Zn-आयन बैटरियों के प्रदर्शन, जीवनकाल और सुरक्षा में वृद्धि होने की उम्मीद है, जिससे उनके व्यापक व्यावसायिक उपयोग का मार्ग प्रशस्त होगा।

साझेदारी Zn-आयन पाउच बैटरियों के विकास पर भी ध्यान केंद्रित करेगी, जो बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए स्केलेबल हैं। JNCASR की अत्याधुनिक शोध क्षमताओं और उत्पाद नवाचार में हिंदुस्तान जिंक की विशेषज्ञता का लाभ उठाकर, सहयोग का उद्देश्य अगली पीढ़ी के ऊर्जा भंडारण समाधान बनाना है जो किफ़ायती और टिकाऊ दोनों हों।

वैश्विक ऊर्जा और जलवायु लक्ष्यों का समर्थन

यह पहल दो महत्वपूर्ण संयुक्त राष्ट्र सतत विकास लक्ष्यों (एसडीजी) के साथ संरेखित है: एसडीजी 7 (सस्ती और स्वच्छ ऊर्जा) और एसडीजी 13 (जलवायु कार्रवाई)। जिंक-आयन बैटरी तकनीक को आगे बढ़ाकर, साझेदारी का उद्देश्य जलवायु परिवर्तन से निपटने के वैश्विक प्रयासों में योगदान करते हुए विश्वसनीय और आधुनिक ऊर्जा समाधान प्रदान करना है।

जैसे-जैसे दुनिया स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों की ओर बढ़ रही है, जेएनसीएएसआर और हिंदुस्तान जिंक के बीच सहयोग टिकाऊ ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम है। यह साझेदारी न केवल ऊर्जा नवाचार में भारत के नेतृत्व को उजागर करती है, बल्कि एक हरित, अधिक टिकाऊ भविष्य की ओर वैश्विक कदम का भी समर्थन करती है।

जिंक-आयन बैटरियों के सफल व्यावसायीकरण के साथ, भारत पारंपरिक लिथियम-आयन बैटरियों के लिए एक सुरक्षित, अधिक किफायती विकल्प प्रदान करते हुए वैश्विक ऊर्जा भंडारण क्रांति में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार है।

अब जिंक-आयन बैटरियों के बारे में अधिक जानकारी

जिंक-आयन बैटरियां: ऊर्जा भंडारण के भविष्य में एक गहरी जानकारी

जिंक-आयन (Zn-आयन) बैटरियां लिथियम-आयन बैटरियों के एक आशाजनक विकल्प के रूप में ध्यान आकर्षित कर रही हैं, जो वर्तमान में ऊर्जा भंडारण समाधानों के लिए बाजार पर हावी हैं। जैसे-जैसे टिकाऊ, लागत-प्रभावी और सुरक्षित ऊर्जा भंडारण की मांग बढ़ रही है, Zn-आयन बैटरियां अपने कई लाभों के कारण एक व्यवहार्य विकल्प के रूप में उभर रही हैं, विशेष रूप से ग्रिड स्टोरेज जैसे बड़े पैमाने के अनुप्रयोगों के लिए।

1. जिंक बनाम लिथियम: भौतिक लाभ
प्रचुरता और लागत: जिंक पृथ्वी की पपड़ी में 24वां सबसे प्रचुर तत्व है, जो इसे लिथियम की तुलना में कहीं अधिक सुलभ और कम महंगा बनाता है। यह प्रचुरता Zn-आयन बैटरियों के लिए कम उत्पादन लागत में तब्दील हो जाती है, जो बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण को अधिक किफायती बना सकती है।
सुरक्षा: लिथियम के विपरीत, जो अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और कुछ स्थितियों में आग पकड़ने या विस्फोट करने के लिए प्रवण है, जिंक का उपयोग करना अधिक सुरक्षित है। Zn-आयन बैटरियों में थर्मल रनवे का जोखिम उतना नहीं होता है, जिससे वे ऊर्जा भंडारण के लिए अधिक विश्वसनीय विकल्प बन जाती हैं, खासकर उन अनुप्रयोगों में जहाँ सुरक्षा सर्वोपरि है।

2. जिंक-आयन बैटरियों की तकनीकी विशेषताएँ
इलेक्ट्रोड सामग्री: Zn-आयन बैटरियों में, एनोड आमतौर पर जिंक से बना होता है, जबकि कैथोड विभिन्न सामग्रियों, जैसे मैंगनीज डाइऑक्साइड या अन्य संक्रमण धातु ऑक्साइड से बना हो सकता है। इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर एक जलीय घोल होता है, जो लिथियम-आयन बैटरियों में उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक सॉल्वैंट्स की तुलना में अधिक सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल होता है।
ऊर्जा घनत्व: हालाँकि Zn-आयन बैटरियों में आमतौर पर लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व होता है, लेकिन हाल के शोध और विकास इस अंतर को कम कर रहे हैं। इलेक्ट्रोड सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट रसायन विज्ञान में प्रगति ने Zn-आयन बैटरियों की ऊर्जा भंडारण क्षमता में काफी सुधार किया है, जिससे वे कुछ अनुप्रयोगों के लिए अधिक प्रतिस्पर्धी बन गई हैं।
दीर्घायु और स्थिरता: जिंक बैटरियों के साथ मुख्य चुनौतियों में से एक चार्जिंग के दौरान जिंक एनोड पर डेंड्राइट का निर्माण रहा है, जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है और बैटरी का जीवन कम हो सकता है। हालाँकि, इलेक्ट्रोलाइट संरचना और एनोड डिज़ाइन में हाल ही में किए गए नवाचार इन मुद्दों को संबोधित कर रहे हैं, जिससे बैटरी लंबे जीवनकाल और अधिक स्थिरता वाली बन रही हैं।

3. जिंक-आयन बैटरियों के अनुप्रयोग
ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण: Zn-आयन बैटरियों की कम लागत और उच्च सुरक्षा प्रोफ़ाइल उन्हें ग्रिड-स्केल ऊर्जा भंडारण के लिए आदर्श बनाती है। इन बैटरियों का उपयोग सौर और पवन जैसे नवीकरणीय स्रोतों से उत्पन्न ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए किया जा सकता है, जिससे ग्रिड को स्थिर करने और उच्च मांग या कम उत्पादन की अवधि के दौरान बिजली प्रदान करने में मदद मिलती है।
उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: हालाँकि Zn-आयन बैटरियाँ वर्तमान में बड़े अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं, लेकिन चल रही प्रगति उन्हें उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग के लिए व्यवहार्य बना सकती है, जो स्मार्टफ़ोन, लैपटॉप और अन्य उपकरणों में लिथियम-आयन बैटरियों के लिए एक सुरक्षित विकल्प प्रदान करती है।
इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी): जबकि लिथियम-आयन बैटरियाँ ईवी बाज़ार पर हावी हैं, जिंक-आयन बैटरियाँ एक लागत प्रभावी विकल्प बन सकती हैं, खासकर उन अनुप्रयोगों के लिए जहाँ सुरक्षा और लागत ऊर्जा घनत्व को अधिकतम करने से अधिक महत्वपूर्ण हैं।
4. पर्यावरणीय प्रभाव और स्थिरता
पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन: खनन और प्रसंस्करण दोनों के मामले में जिंक लिथियम की तुलना में अधिक पर्यावरण के अनुकूल सामग्री है। Zn-आयन बैटरियों के उत्पादन में कम ग्रीनहाउस गैसें उत्पन्न होती हैं और लिथियम-आयन बैटरी उत्पादन की तुलना में कम पानी और ऊर्जा का उपयोग होता है।
पुनर्चक्रण क्षमता: जिंक-आयन बैटरियों को उनके लिथियम समकक्षों की तुलना में पुनर्चक्रित करना आसान है। जिंक धातु सहित Zn-आयन बैटरियों के घटकों को पुनर्प्राप्त और पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिससे पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है और बैटरी उद्योग में एक परिपत्र अर्थव्यवस्था में योगदान मिलता है।

5. चुनौतियाँ और भविष्य की संभावनाएँ
व्यावसायीकरण बाधाएँ: क्षमता के बावजूद, Zn-आयन बैटरियों को व्यापक व्यावसायीकरण प्राप्त करने से पहले कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। इनमें लिथियम-आयन बैटरियों के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए ऊर्जा घनत्व में सुधार करना और दीर्घकालिक स्थिरता और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए सामग्रियों को और अधिक परिष्कृत करना शामिल है।
अनुसंधान और विकास: इन बाधाओं को दूर करने के लिए महत्वपूर्ण शोध चल रहा है। नए कैथोड सामग्री विकसित करने, इलेक्ट्रोलाइट्स को अनुकूलित करने और डेंड्राइट गठन जैसी समस्याओं को रोकने के लिए जिंक एनोड में सुधार करने पर प्रयास केंद्रित हैं। अनुसंधान संस्थानों और उद्योग जगत के खिलाड़ियों के बीच सहयोग, जैसे कि जेएनसीएएसआर और हिंदुस्तान जिंक लिमिटेड के बीच साझेदारी, इन नवाचारों को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण हैं।

6. वैश्विक और राष्ट्रीय प्रभाव
भारत की भूमिका: भारत, अक्षय ऊर्जा और स्थिरता पर अपने मजबूत जोर के साथ, जिंक-आयन बैटरी प्रौद्योगिकी के विकास और तैनाती का नेतृत्व करने के लिए अच्छी स्थिति में है। जेएनसीएएसआर-एचजेडएल साझेदारी जैसी पहल इस तकनीक को आगे बढ़ाने के लिए देश की प्रतिबद्धता को दर्शाती है और भारत को वैश्विक ऊर्जा भंडारण क्रांति में सबसे आगे रख सकती है।

जिंक-आयन बैटरियां वर्तमान ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों के लिए एक आशाजनक विकल्प प्रदान करती हैं, जो लागत-प्रभावी को जोड़ती हैंसक्रियता, सुरक्षा और स्थिरता। चूंकि अनुसंधान और विकास मौजूदा चुनौतियों का समाधान करना जारी रखते हैं, इसलिए Zn-आयन बैटरियां ऊर्जा भंडारण के भविष्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगी, जो अधिक स्वच्छ, अधिक टिकाऊ ऊर्जा परिदृश्य में योगदान देंगी।

IN ENGLISH,

India Paves the Way for Affordable Energy Storage with Innovative Zinc-Ion Battery Technology

In a landmark development for India’s energy storage sector, the Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research (JNCASR) has partnered with Hindustan Zinc Limited (HZL) to advance and commercialize zinc-ion (Zn-ion) battery technologies. This collaboration, formalized through a Memorandum of Understanding (MoU) signed on August 21, 2024, aims to address the global need for low-cost, reliable, and sustainable energy storage solutions.

The Promise of Zinc-Ion Batteries

Zinc-ion batteries are emerging as a viable alternative to the more commonly used lithium-ion batteries. Unlike lithium, zinc is abundant, cost-effective, and safe, making it a promising candidate for large-scale energy storage applications. With recent advancements, zinc-ion batteries have shown potential to outperform lithium-ion batteries in terms of stability, safety, and cost-efficiency, particularly across various temperature ranges.

However, the commercialization of zinc-ion batteries hinges on overcoming certain challenges, such as the thermodynamic instability of zinc in water-based solutions. Addressing these challenges requires innovative modifications at the electrode, electrolyte, and interface levels.

A Strategic Partnership for Innovation

The collaboration between JNCASR and HZL is poised to drive significant advancements in zinc-ion battery technology. Prof. Premkumar Senguttuvan’s research group at JNCASR, which has made substantial progress in zinc-based battery research, will work closely with Hindustan Zinc to develop new zinc alloys and modified electrolytes. These innovations are expected to enhance the performance, lifespan, and safety of Zn-ion batteries, paving the way for their widespread commercial use.

The partnership will also focus on the development of Zn-ion pouch batteries, which are scalable for large-scale applications. By leveraging JNCASR’s cutting-edge research capabilities and Hindustan Zinc’s expertise in product innovation, the collaboration aims to create next-generation energy storage solutions that are both affordable and sustainable.

 Supporting Global Energy and Climate Goals

This initiative aligns with two critical United Nations Sustainable Development Goals (SDGs): SDG7 (Affordable and Clean Energy) and SDG13 (Climate Action). By advancing zinc-ion battery technology, the partnership aims to provide reliable and modern energy solutions while contributing to global efforts to combat climate change.

As the world transitions towards cleaner energy sources, the collaboration between JNCASR and Hindustan Zinc marks a significant step forward in the development of sustainable energy storage technologies. This partnership not only highlights India’s leadership in energy innovation but also supports the global move towards a greener, more sustainable future.

With the successful commercialization of zinc-ion batteries, India is set to play a pivotal role in the global energy storage revolution, offering a safer, more affordable alternative to traditional lithium-ion batteries.

NOW MORE ABOUT ZINC-ION BATTERIES

Zinc-Ion Batteries: A Deep Dive into the Future of Energy Storage

Zinc-ion (Zn-ion) batteries are garnering attention as a promising alternative to lithium-ion batteries, which currently dominate the market for energy storage solutions. As the demand for sustainable, cost-effective, and safe energy storage grows, Zn-ion batteries are emerging as a viable option due to their numerous advantages, particularly for large-scale applications like grid storage.

1. Zinc vs. Lithium: The Material Advantage
Abundance and Cost:Zinc is the 24th most abundant element in the Earth’s crust, making it far more accessible and less expensive than lithium. This abundance translates into lower production costs for Zn-ion batteries, which could make energy storage more affordable on a large scale.
Safety: Unlike lithium, which is highly reactive and prone to catching fire or exploding under certain conditions, zinc is much safer to use. Zn-ion batteries do not have the same risks of thermal runaway, making them a more reliable choice for energy storage, particularly in applications where safety is paramount.

2. Technical Characteristics of Zinc-Ion Batteries
Electrode Materials: In Zn-ion batteries, the anode is typically made of zinc, while the cathode can be composed of various materials, such as manganese dioxide or other transition metal oxides. The electrolyte is usually an aqueous solution, which is safer and more environmentally friendly than the organic solvents used in lithium-ion batteries.
Energy Density:While Zn-ion batteries generally have a lower energy density compared to lithium-ion batteries, recent research and developments are closing this gap. Advances in electrode material and electrolyte chemistry have significantly improved the energy storage capacity of Zn-ion batteries, making them more competitive for certain applications.
Longevity and Stability:One of the main challenges with zinc batteries has been the dendrite formation on the zinc anode during charging, which can lead to short circuits and reduced battery life. However, recent innovations in electrolyte composition and anode design are addressing these issues, leading to batteries with longer lifespans and greater stability.

3. Applications of Zinc-Ion Batteries
Grid-Scale Energy Storage: The lower cost and high safety profile of Zn-ion batteries make them ideal for grid-scale energy storage. These batteries can be used to store energy generated from renewable sources like solar and wind, helping to stabilize the grid and provide power during periods of high demand or low generation.
Consumer Electronics:Although Zn-ion batteries are currently more suited for larger applications, ongoing advancements could make them viable for use in consumer electronics, offering a safer alternative to lithium-ion batteries in smartphones, laptops, and other devices.
Electric Vehicles (EVs): While lithium-ion batteries dominate the EV market, zinc-ion batteries could become a cost-effective alternative, especially for applications where safety and cost are more critical than maximizing energy density.

4. Environmental Impact and Sustainability
Eco-Friendly Production: Zinc is a more environmentally friendly material than lithium, both in terms of mining and processing. The production of Zn-ion batteries generates fewer greenhouse gases and uses less water and energy than lithium-ion battery production.
Recycling Potential: Zinc-ion batteries are easier to recycle than their lithium counterparts. The components of Zn-ion batteries, including the zinc metal, can be recovered and reused, reducing the environmental impact and contributing to a circular economy in the battery industry.

5. Challenges and Future Prospects
Commercialization Barriers: Despite the potential, Zn-ion batteries face several challenges before they can achieve widespread commercialization. These include improving the energy density to compete with lithium-ion batteries and further refining the materials to ensure long-term stability and performance.
Research and Development: Significant research is ongoing to overcome these barriers. Efforts are focused on developing new cathode materials, optimizing electrolytes, and improving the zinc anode to prevent issues like dendrite formation. Collaborations between research institutions and industry players, like the partnership between JNCASR and Hindustan Zinc Limited, are crucial in driving these innovations forward.

6. Global and National Impact
India’s Role:India, with its strong emphasis on renewable energy and sustainability, is well-positioned to lead the development and deployment of Zn-ion battery technology. Initiatives like the JNCASR-HZL partnership reflect the country’s commitment to advancing this technology and could place India at the forefront of the global energy storage revolution.

Zinc-ion batteries offer a promising alternative to current energy storage technologies, combining cost-effectiveness, safety, and sustainability. As research and development continue to address existing challenges, Zn-ion batteries are likely to play a critical role in the future of energy storage, contributing to a cleaner, more sustainable energy landscape.