इलेक्ट्रिक वाहनों की नई पीढ़ी: BMW और कोरियाई कंपनियों के बीच 'हाई-वोल्टेज' क्रांति

इलेक्ट्रिक वाहनों (EV) के युग में बैटरी केवल एक स्पेयरपार्ट नहीं है, बल्कि वह वाहन का हृदय है। जैसे-जैसे दुनिया जीवाश्म ईंधन से दूर जा रही है, वैसे-वैसे वाहन निर्माता अधिक कुशल, शक्तिशाली और लंबे समय तक चलने वाली बैटरियों की तलाश में हैं। हाल ही में जर्मन लग्जरी कार निर्माता BMW ग्रुप ने अपनी छठी पीढ़ी की हाई-वोल्टेड बैटरियों के लिए दक्षिण कोरिया की दो दिग्गज कंपनियों, Samsung SDI और LG Energy Solution के साथ बड़े अनुबंध किए हैं। यह अनुबंध केवल व्यावसायिक सौदा नहीं है, बल्कि यह भविष्य की वाहन तकनीक में आने वाले बड़े बदलाव का संकेत देता है। यह नई तकनीक कैसे काम करती है और इसका आम ग्राहकों के लिए क्या अर्थ है, यह समझना दिलचस्प है।

कोरिया हेराल्ड की रिपोर्ट के अनुसार, Samsung SDI यूरोप में BMW के प्लांट्स के लिए बैटरी सेल सप्लाई करेगा, जबकि LG Energy Solution अमेरिका में स्थित प्लांट्स की जिम्मेदारी संभालेगा। इन दोनों कंपनियों द्वारा २०२० के दशक के उत्तरार्ध में इन अत्याधुनिक सेल्स की डिलीवरी शुरू करने की उम्मीद है। BMW की इस रणनीति को 'लोकल फॉर लोकल' (local for local) के रूप में जाना जाता है, जिसका अर्थ है कि जिस क्षेत्र में वाहन का उत्पादन होता है, उसी के आसपास के क्षेत्र में उसकी बैटरी और अन्य मुख्य घटकों का उत्पादन किया जाना चाहिए। इससे सप्लाई चेन अधिक मजबूत होती है और परिवहन का खर्च भी घटता है।

बैटरी के अंदर का विज्ञान: इलेक्ट्रोकेमिकल सेल

किसी भी बैटरी की कार्यप्रणाली को समझने के लिए हमें इलेक्ट्रोकेमिकल सेल (electrochemical cell) के बुनियादी सिद्धांतों को समझना पड़ता है। विकिपीडिया के डेटा के अनुसार, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल एक ऐसा उपकरण है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है या विद्युत ऊर्जा का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करता है। ये सेल्स मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं: गैल्वेनिक सेल (galvanic cell) और इलेक्ट्रोलाइटिक सेल (electrolytic cell)। गैल्वेनिक सेल रासायनिक ऊर्जा को बिजली में रूपांतरित करता है, जबकि इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में बाहर से बिजली देकर रासायनिक परिवर्तन किए जाते हैं।

प्रत्येक सेल में दो अर्ध-सेल (half-cells) होते हैं, जिनमें ऑक्सीडेशन (oxidation) और रिडक्शन (reduction) की प्रतिक्रियाएं अलग-अलग होती हैं। इस प्रक्रिया में एनोड (anode) और कैथोड (cathode) नामक दो इलेक्ट्रोड होते हैं। जब हम बैटरी का उपयोग करते हैं, तब एनोड पर से इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं और बाहरी सर्किट के माध्यम से कैथोड की तरफ बहते हैं, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। इस प्रक्रिया के दौरान आयनों के प्रवाह को संतुलित करने के लिए इलेक्ट्रोलाइट (electrolyte) और साल्ट ब्रिज (salt bridge) जैसी व्यवस्थाओं का उपयोग किया जाता है।

हाई-वोल्टेज बैटरी और लिथियम-आयन तकनीक

वर्तमान समय में इलेक्ट्रिक वाहनों में सबसे अधिक लिथियम-आयन (lithium-ion) बैटरी का उपयोग होता है। ये बैटरी 'सेकेंडरी सेल' (secondary cell) के प्रकार में आती हैं, जिसका अर्थ है कि वे रिचार्जेबल हैं। जब बैटरी डिस्चार्ज होती है तो वह गैल्वेनिक सेल के रूप में काम करती है और जब उसे चार्ज किया जाता है तो वह इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की तरह व्यवहार करती है। सामान्य तौर पर, पानी आधारित इलेक्ट्रोलाइट वाले सेल की क्षमता 2.5 वोल्ट तक सीमित होती है, क्योंकि उच्च वोल्टेज पर पानी का विघटन होने लगता है। हालांकि, लिथियम सेल में अन्य विलायकों का उपयोग करके 3 वोल्ट या उससे अधिक वोल्टेज प्राप्त किया जा सकता है।

BMW की छठी पीढ़ी की बैटरी 'हाई-वोल्टेज' (high-voltage) श्रेणी में आती है। इसका अर्थ है कि ये बैटरी उच्च ऊर्जा घनत्व (energy density) रखती हैं, जो वाहन को एक ही चार्ज में अधिक दूरी तय करने की क्षमता देती है। इन बैटरी सेल्स को मॉड्यूल में व्यवस्थित किया जाता है और उसके बाद उन्हें पूरे बैटरी पैक में असेंबल किया जाता है। BMW ने इसके लिए जर्मनी, हंगरी, चीन, अमेरिका और मैक्सिको में पांच नए हाई-वोल्टेज बैटरी असेंबली प्लांट स्थापित किए हैं। इन प्लांट्स में सेल्स पहुंचाए जाएंगे और वहां से तैयार बैटरी पैक वाहनों में फिट किए जाएंगे।

Samsung SDI: वैक्यूम ट्यूब से सॉलिड-स्टेट बैटरी तक का सफर

Samsung SDI का इतिहास काफी दिलचस्प है। 1970 में Samsung-NEC के रूप में स्थापित यह कंपनी शुरुआत में वैक्यूम ट्यूब बनाती थी। समय के साथ इसने कैथोड रे ट्यूब (CRT) और LCD के क्षेत्र में प्रगति की। 1998 में कंपनी ने बेलनाकार (cylindrical) लिथियम-आयन बैटरी विकसित की, जो आज EV उद्योग की नींव है। 2022 के आंकड़ों के अनुसार, Samsung SDI विश्व में 5% मार्केट शेयर के साथ छठे स्थान पर है। कंपनी न केवल पारंपरिक बैटरी, बल्कि भविष्य की तकनीक मानी जाने वाली सॉलिड-स्टेट बैटरी (solid-state battery) पर भी काम कर रही है।

सॉलिड-स्टेट बैटरी में तरल इलेक्ट्रोलाइट के बजाय ठोस पदार्थ का उपयोग किया जाता है, जो इसे अधिक सुरक्षित और अधिक ऊर्जा संग्रहित करने में सक्षम बनाता है। Samsung SDI ने 2023 में दक्षिण कोरिया के सुवोन शहर में सॉलिड-स्टेट बैटरी के लिए पायलट लाइन (pilot line) शुरू की है। जब यह तकनीक व्यावसायिक स्तर पर उपलब्ध होगी, तो यह इलेक्ट्रिक वाहनों की दुनिया में क्रांति ला सकती है। हालांकि, कंपनी को हंगरी जैसे देशों में पर्यावरणीय चुनौतियों का भी सामना करना पड़ा है, जहां प्लांट में हानिकारक पदार्थों के स्तर को लेकर विवाद पैदा हुए थे।

उत्पादन और वैश्विक नेटवर्क

BMW की रणनीति के अनुसार, बैटरी का उत्पादन वाहन निर्माण स्थल के निकट होना अनिवार्य है। Samsung SDI के हंगरी, चीन और मलेशिया में प्लांट हैं और अब वह अमेरिका में भी विस्तार कर रही है। दूसरी ओर, LG Energy Solution का भी वैश्विक स्तर पर एक बड़ा नेटवर्क है। इन कंपनियों के बीच प्रतिस्पर्धा के कारण बैटरी की कीमतों में कमी और कार्यक्षमता में वृद्धि देखी जा रही है। BMW ने यूरोप में आपूर्ति के लिए चीन की CATL और EVE Energy के साथ भी साझेदारी की है, जो यह दर्शाता है कि कंपनी किसी एक आपूर्तिकर्ता पर निर्भर नहीं रहना चाहती है।

आम लोगों और भारत के लिए इसका क्या अर्थ है?

हालांकि ये अनुबंध वर्तमान में यूरोप और अमेरिका पर केंद्रित हैं, लेकिन इनका प्रभाव वैश्विक स्तर पर पड़ेगा। जब BMW जैसी बड़ी कंपनियां नई तकनीक अपनाती हैं, तो उसकी कीमतें धीरे-धीरे नीचे आती हैं और वह अन्य सामान्य कारों में भी देखने को मिलती हैं। भारत जैसे देशों में, जहां EV मार्केट तेजी से बढ़ रहा है, वहां ऐसी हाई-वोल्टेज बैटरी रेंज की चिंता (range anxiety) को दूर करने में मददगार हो सकती है। इसके अतिरिक्त, 'लोकल फॉर लोकल' जैसी रणनीति भारत के 'मेक इन इंडिया' अभियान के साथ सुसंगत है, जो भविष्य में भारत में भी बैटरी सेल के उत्पादन को प्रोत्साहित कर सकती है।

हाई-वोल्टेज बैटरी तकनीक में अभी भी कई चुनौतियां हैं, जैसे कच्चे माल की उपलब्धता और रीसाइक्लिंग। लिथियम और कोबाल्ट जैसे खनिजों का खनन पर्यावरण के लिए चुनौतीपूर्ण है। इसीलिए वैज्ञानिक अब ऐसी बैटरियों पर भी शोध कर रहे हैं जिनमें कम दुर्लभ खनिजों का उपयोग हो। छठी पीढ़ी की ये बैटरियां न केवल पावर, बल्कि टिकाऊपन (sustainability) और सुरक्षा के मानकों में भी सुधार लाएंगी, ऐसी अपेक्षा है।