बैटरियाँ आधुनिक जीवन में गहराई से समाहित हो गई हैं। लैपटॉप, मोबाइल फोन, स्मार्टवॉच और वायरलेस इयरफ़ोन जैसे पहनने योग्य उपकरणों से लेकर बिजली उपकरण, इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी), और बड़े पैमाने पर बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों तक, बैटरियां अब व्यक्तिगत सुविधा और महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे दोनों का आधार हैं। ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के बढ़ने के साथ-साथ एक नया चलन भी उभर रहा है, जिसमें इंडक्शन कुकटॉप से ​​लेकर रेफ्रिजरेटर तक बैटरियों को सीधे घरेलू उपकरणों में एकीकृत किया जा रहा है। ये विकास सामूहिक रूप से बैटरियों से भरे भविष्य की ओर इशारा करते हैं, जो ऊर्जा भंडारण को आर्थिक विकास, ऊर्जा सुरक्षा और स्वच्छ ऊर्जा संक्रमण का मूलभूत स्तंभ बनाते हैं।

प्रभावी, कोई पूर्ण समाधान नहीं

विभिन्न बैटरी रसायन शास्त्र जो अस्तित्व में हैं या अभी भी उपयोग में हैं, जैसे कि निकल-कैडमियम, लेड-एसिड और अन्य, लिथियम-आयन बैटरी प्रमुख वैश्विक प्रौद्योगिकी के रूप में उभरी हैं। यह प्रभुत्व काफी हद तक उनके उच्च ऊर्जा घनत्व, कम स्व-निर्वहन दर और लंबे चक्र जीवन से प्रेरित है। पिछले दो दशकों में लिथियम-आयन प्रौद्योगिकी पर निरंतर वैश्विक फोकस के परिणामस्वरूप प्रदर्शन, विनिर्माण दक्षता और बड़े पैमाने पर क्षमता निर्माण में लगातार सुधार हुआ है। 2024 तक, वैश्विक लिथियम-आयन विनिर्माण क्षमता वार्षिक मांग के लगभग 2.5 गुना तक पहुंच गई थी, जिससे पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं के माध्यम से लागत में कटौती में और तेजी आई। परिणामस्वरूप, लागत में नाटकीय रूप से गिरावट आई है, जो 2010 के दशक की शुरुआत में लगभग $1,100 प्रति kWh से 2025 में लगभग $108 प्रति kWh हो गई है।

हालाँकि, लिथियम-आयन बैटरियों की सफलता कई संरचनात्मक चुनौतियों का सामना करती है। ये बैटरियां अत्यधिक संसाधन-गहन हैं और लिथियम, कोबाल्ट, निकल और ग्रेफाइट जैसे महत्वपूर्ण खनिजों पर निर्भर करती हैं। इन सामग्रियों की उपलब्धता मुट्ठी भर देशों में असमान रूप से वितरित है, जबकि शोधन और प्रसंस्करण क्षमताएं भौगोलिक रूप से और भी अधिक केंद्रित हैं। यह आपूर्ति सुरक्षा, मूल्य अस्थिरता और भू-राजनीतिक जोखिम से संबंधित कमजोरियाँ पैदा करता है। जैसे-जैसे बैटरियों की वैश्विक मांग बढ़ती है, इन बाधाओं के बढ़ने की संभावना है, जिससे वैकल्पिक प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता को बल मिलता है जो अधिक लचीले और न्यायसंगत ऊर्जा संक्रमण का समर्थन कर सकते हैं।

महत्वाकांक्षाएं और संरचनात्मक बाधाएं

भारत बैटरी प्रौद्योगिकी विकल्पों पर पुनर्विचार करने के लिए एक सम्मोहक मामला प्रदान करता है। भारत सरकार ने घरेलू बैटरी विनिर्माण क्षमता के निर्माण के लिए निरंतर प्रयास किए हैं, विशेष रूप से 2021 में शुरू की गई उन्नत रसायन कोशिकाओं के लिए उत्पादन लिंक्ड प्रोत्साहन (पीएलआई) योजना के माध्यम से। इस योजना के तहत, अब तक लगभग 40 गीगावॉट विनिर्माण क्षमता आवंटित की गई है। हालांकि यह सार्थक प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, तैनाती अभी भी प्रारंभिक चरण में है, अब तक केवल 1 गीगावॉट से अधिक कमीशन किया गया है और अतिरिक्त क्षमताएं धीरे-धीरे ऑनलाइन आने की उम्मीद है।

अधिक गंभीर रूप से, भारत का अपस्ट्रीम पारिस्थितिकी तंत्र, कच्चे माल की उपलब्धता और खनिज प्रसंस्करण से लेकर कैथोड और एनोड सक्रिय सामग्री उत्पादन और विभाजक विनिर्माण तक, अविकसित बना हुआ है। लिथियम के घरेलू भंडार सीमित हैं और अभी तक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य साबित नहीं हुए हैं, जबकि प्रसंस्करण बुनियादी ढांचा अभी भी प्रारंभिक अवस्था में है। नतीजतन, लिथियम-आयन बैटरियों के लिए आयात पर निर्भरता काफी समय तक बनी रहने की संभावना है। यह वास्तविकता वैकल्पिक बैटरी प्रौद्योगिकियों में समानांतर निवेश के महत्व को रेखांकित करती है जो भौतिक जोखिम को कम कर सकती है और दीर्घकालिक ऊर्जा सुरक्षा को मजबूत कर सकती है। सोडियम-आयन बैटरी (SiBs) एक ऐसी तकनीक का प्रतिनिधित्व करती है, जो मध्यम से लंबी अवधि में भारत के लिए महत्वपूर्ण संभावनाएं पेश करती है।

ऊर्जा घनत्व: सोडियम बनाम लिथियम

मौलिक दृष्टिकोण से, सोडियम-आयन बैटरियां लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में कम विशिष्ट ऊर्जा (Wh/kg) प्रदर्शित करती हैं, इसका मुख्य कारण यह है कि सोडियम में लिथियम की तुलना में अधिक परमाणु द्रव्यमान होता है, जो सहज रूप से संग्रहीत ऊर्जा की प्रति इकाई अधिक द्रव्यमान की ओर ले जाता है। हालाँकि, इस प्रदर्शन अंतर को अक्सर बढ़ा-चढ़ाकर बताया जाता है। व्यवहार में, यदि सोडियम-आयन बैटरियों में अन्य सेल घटकों का द्रव्यमान कम कर दिया जाए, तो इसे काफी कम किया जा सकता है, जिससे सोडियम के उच्च द्रव्यमान की भरपाई हो जाती है। इसके अलावा, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सोडियम-आयन रसायनों के बीच, स्तरित संक्रमण-धातु ऑक्साइड कैथोड पहले से ही पॉलीएनियोनिक यौगिकों और प्रशिया ब्लू एनालॉग्स की तुलना में उच्च विशिष्ट ऊर्जा प्रदान करते हैं, जो सोडियम-आयन प्रौद्योगिकी की बढ़ती प्रतिस्पर्धा को रेखांकित करता है।

महत्वपूर्ण रूप से, स्तरित ऑक्साइड सोडियम-आयन बैटरियां अब लिथियम आयरन फॉस्फेट (एलएफपी) बैटरियों की विशिष्ट ऊर्जा के करीब पहुंच रही हैं, जैसा कि इसमें दिखाया गया है चित्र 1. यद्यपि उनकी वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व (डब्ल्यूएच/एल) अभी भी एलएफपी से पीछे है, चल रही सामग्रियों और सेल-स्तरीय अनुकूलन से इस अंतर को काफी हद तक कम करने की उम्मीद है और संभावित रूप से सार्थक ओवरलैप हो सकता है। इस बात पर जोर देना भी महत्वपूर्ण है कि यह तुलना व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उत्पादों पर आधारित है, जबकि प्रयोगशाला-स्तर और पायलट-स्तर के शोध परिणाम और भी अधिक प्रदर्शन क्षमता का सुझाव देते हैं। इसके विपरीत, उच्च-ऊर्जा लिथियम निकल मैंगनीज कोबाल्ट (एनएमसी) रसायन विज्ञान के साथ तुलना कम शिक्षाप्रद है, क्योंकि एनएमसी बैटरियां एक अलग प्रदर्शन स्थान रखती हैं और महत्वपूर्ण खनिजों पर सुरक्षा और निर्भरता से संबंधित अलग-अलग ट्रेड-ऑफ की आवश्यकता होती है।

सबसे पहले सुरक्षा

सुरक्षा सोडियम-आयन बैटरियों के सबसे आकर्षक लाभों में से एक है। यूएस नेवल रिसर्च लेबोरेटरी द्वारा किए गए अध्ययनों से पता चला है कि सोडियम-आयन कोशिकाएं लिथियम-आयन कोशिकाओं की तुलना में थर्मल रनवे घटनाओं के दौरान काफी कम चरम तापमान वृद्धि दर्शाती हैं। यह आंतरिक सुरक्षा लाभ सेल प्रदर्शन से परे भंडारण, हैंडलिंग और परिवहन तक फैला हुआ है।

लिथियम-आयन बैटरियों को राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय परिवहन अधिकारियों द्वारा “खतरनाक सामान” के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जिसके लिए सख्त पैकेजिंग, हैंडलिंग और परिवहन आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है। इन्हें आमतौर पर 30% से अधिक चार्ज की स्थिति में नहीं भेजा जाता है, जिससे लॉजिस्टिक जटिलता और लागत बढ़ जाती है। ये प्रतिबंध एनोड पक्ष पर तांबे के वर्तमान कलेक्टरों के उपयोग से उत्पन्न होते हैं, जो कम वोल्टेज पर घुल सकते हैं और कैथोड पर फिर से जमा हो सकते हैं, जिससे आंतरिक शॉर्ट सर्किट का खतरा बढ़ जाता है।

सोडियम-आयन बैटरियां इन सीमाओं से ग्रस्त नहीं होती हैं। वे एनोड और कैथोड दोनों पक्षों पर एल्यूमीनियम वर्तमान संग्राहकों का उपयोग करते हैं, क्योंकि सोडियम एल्यूमीनियम के साथ अस्थिर मिश्र धातु नहीं बनाता है। परिणामस्वरूप, सोडियम-आयन कोशिकाओं को बिना किसी गिरावट या सुरक्षा जोखिम के शून्य वोल्ट पर सुरक्षित रूप से संग्रहीत और परिवहन किया जा सकता है। यह दिखाया गया है कि शून्य वोल्ट पर लंबे समय तक भंडारण से साइक्लिंग स्थिरता से समझौता नहीं होता है। यह सुविधा मूल्य श्रृंखला में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है, जिसमें सुरक्षित संचालन, कम परिवहन लागत और विनिर्माण और स्थापना में अधिक लचीलापन शामिल है।

विनिर्माण तैयार

सोडियम-आयन बैटरियों का एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ मौजूदा लिथियम-आयन विनिर्माण बुनियादी ढांचे के साथ उनकी अनुकूलता है। अपेक्षाकृत मामूली संशोधनों के साथ, लिथियम-आयन उत्पादन लाइनों को सोडियम-आयन कोशिकाओं के निर्माण के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। यह अपनाने में पूंजी बाधा को नाटकीय रूप से कम करता है और निर्माताओं को कच्चे माल की आपूर्ति जोखिमों से बचाव करने की अनुमति देता है।

प्राथमिक प्रक्रिया अंतर सेल स्टैक तैयारी के दौरान नमी संवेदनशीलता में निहित है। सोडियम-आयन बैटरियों को अधिक कठोर वैक्यूम सुखाने की स्थिति की आवश्यकता होती है, क्योंकि अवशिष्ट नमी प्रदर्शन पर अधिक नकारात्मक प्रभाव डाल सकती है। जबकि लिथियम-आयन कोशिकाएं अपेक्षाकृत हल्के वैक्यूम स्तरों पर सूखने को सहन कर सकती हैं, सोडियम-आयन कोशिकाओं को गहरी वैक्यूम स्थितियों की आवश्यकता होती है, जिससे ऊर्जा की खपत और विनिर्माण लागत में मामूली वृद्धि हो सकती है। हालाँकि, जैसे-जैसे उद्योग शुष्क इलेक्ट्रोड कोटिंग और उन्नत विनिर्माण तकनीकों की ओर आगे बढ़ता है, इन चुनौतियों के कम होने की उम्मीद है।

कम सामग्री जोखिम

सोडियम-आयन बैटरियां लिथियम-आयन प्रणालियों की तुलना में संरचनात्मक रूप से भिन्न सामग्री मार्ग प्रदान करती हैं। सोडियम सोडा ऐश जैसे प्रचुर मात्रा में उपलब्ध संसाधनों से प्राप्त होता है, जो लिथियम की तुलना में कहीं अधिक प्रचुर मात्रा में और भौगोलिक रूप से विविध हैं। कई सोडियम-आयन रसायन कोबाल्ट, निकल और तांबे जैसे महत्वपूर्ण खनिजों की आवश्यकता को पूरी तरह खत्म कर देते हैं।

इसके अलावा, सोडियम-आयन बैटरियां दोनों इलेक्ट्रोडों के लिए वर्तमान संग्राहक के रूप में एल्यूमीनियम का उपयोग करती हैं। तांबे की तुलना में एल्युमीनियम सस्ता, हल्का और अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध है, जिसके परिणामस्वरूप लागत बचत और वजन में लाभ होता है। ये भौतिक विकल्प वैश्विक कमोडिटी मूल्य अस्थिरता के जोखिम को काफी कम करते हैं और आपूर्ति श्रृंखला लचीलेपन को बढ़ाते हैं, जो भारत जैसे देश के लिए एक महत्वपूर्ण विचार है।

सोडियम-आयन क्यों मायने रखता है

कुल मिलाकर, इन विशेषताओं से पता चलता है कि सोडियम-आयन बैटरियां केवल एक प्रायोगिक तकनीक नहीं हैं, बल्कि व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य और रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण समाधान हैं। लागत अनुमानों से संकेत मिलता है कि सोडियम-आयन बैटरियां 2035 तक लिथियम-आयन बैटरियों को कम कर सकती हैं। 2025 तक, वैश्विक स्तर पर लगभग 70 GWh सोडियम-आयन विनिर्माण क्षमता पहले से ही चालू है, 2030 तक लगभग 400 GWh तक बढ़ने की उम्मीद है। यह तेजी से विस्तार भारत के लिए इस तकनीक के साथ शीघ्र और निर्णायक रूप से जुड़ने की तात्कालिकता को उजागर करता है।

भारत के लिए नीति, नियामक और पारिस्थितिकी तंत्र की सिफारिशें

यह सुनिश्चित करने के लिए कि सोडियम-आयन बैटरियां भारत के ऊर्जा भंडारण परिदृश्य का एक सार्थक हिस्सा बनें, एक समन्वित नीति और नियामक दृष्टिकोण आवश्यक है। कैथोड, एनोड, इलेक्ट्रोलाइट और सेपरेटर विनिर्माण जैसे अपस्ट्रीम बैटरी बुनियादी ढांचे के लिए सार्वजनिक समर्थन में लिथियम-आयन सिस्टम पर केंद्रित रहने के बजाय स्पष्ट रूप से सोडियम-आयन रसायन शामिल होना चाहिए। पीएलआई ढांचे में संशोधन सहित भविष्य के प्रोत्साहन कार्यक्रमों को लचीलेपन को प्रोत्साहित करना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि नए बैटरी संयंत्र शुरू से ही न्यूनतम रेट्रोफिटिंग के साथ लिथियम-आयन और सोडियम-आयन दोनों उत्पादन को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। नियामक दृष्टिकोण से, मानकों, सुरक्षा कोड और प्रमाणन मार्गों को स्पष्ट रूप से सोडियम-आयन बैटरियों को शामिल करने के लिए अद्यतन किया जाना चाहिए, जिससे तेजी से व्यावसायीकरण और तैनाती संभव हो सके।

ईवी निर्माताओं को खरीद नीतियों, पायलट कार्यक्रमों और नियामक निर्देशों के माध्यम से लिथियम-आयन विकल्पों के साथ-साथ सोडियम-आयन बैटरी का उपयोग करके वाहन प्लेटफार्मों को टाइप-टेस्ट और अनुमोदित करने के लिए प्रोत्साहित किया जाना चाहिए। यह दोहरी-अनुमोदन रणनीति आपूर्ति में व्यवधान या लागत में उतार-चढ़ाव के जवाब में तेजी से प्रतिस्थापन की अनुमति देगी।

अंत में, अनुसंधान एवं विकास, प्रदर्शन परियोजनाओं और प्रारंभिक तैनाती के लिए लक्षित सार्वजनिक वित्त पोषण, विशेष रूप से ग्रिड भंडारण, दोपहिया और तिपहिया ईवी और स्थिर अनुप्रयोगों में, बाजार का विश्वास बनाने में मदद कर सकता है।

औद्योगिक नीति, विनियमन और बाजार प्रोत्साहन को संरेखित करके, भारत एक निष्पक्ष, लचीला और भविष्य के लिए तैयार बैटरी पारिस्थितिकी तंत्र को बढ़ावा दे सकता है जिसमें सोडियम-आयन बैटरी केंद्रीय भूमिका निभाती है।

जयदीप सारस्वत वसुधा फाउंडेशन में इलेक्ट्रिक मोबिलिटी वर्टिकल का नेतृत्व करते हैं, जहां वह ईवी अपनाने में प्रमुख बाधाओं को दूर करने और टिकाऊ गतिशीलता समाधानों को आगे बढ़ाने पर ध्यान केंद्रित करते हैं; निखिल मॉल इलेक्ट्रिक मोबिलिटी वर्टिकल का भी हिस्सा है जो अनुसंधान, हितधारक जुड़ाव और स्वच्छ परिवहन में परिवर्तन को बढ़ावा देने वाली पहलों में योगदान दे रहा है।