குறிப்பிட்ட ஆற்றல் என்றால் என்ன?

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் என்பது ஒரு பொருள் அல்லது அமைப்பின் ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்கு சேமிக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவை அளவிடுகிறது. ஒரு கிலோகிராமுக்கு ஜூல்ஸ் (J/kg) அல்லது வாட்{1}}ஒரு கிலோகிராமுக்கு மணிநேரம் (Wh/kg), இந்த அளவீடு, கொடுக்கப்பட்ட நிறை எவ்வளவு பயன்படுத்தக்கூடிய ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது, இது ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களை ஒப்பிடுவதற்கும் பொருள் திறன்களைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் இது இன்றியமையாதது.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் ஆற்றல் அடர்த்தியிலிருந்து அடிப்படையில் வேறுபடுகிறது, இருப்பினும் விதிமுறைகள் பெரும்பாலும் குழப்பமடைகின்றன. ஆற்றல் அடர்த்தி ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கான ஆற்றலை அளவிடும் போது (Wh/L), குறிப்பிட்ட ஆற்றல் வெகுஜனத்தில் மட்டுமே கவனம் செலுத்துகிறது. எடைக் கட்டுப்பாடுகள் விண்கலம் முதல் சிறிய எலக்ட்ரானிக்ஸ் வரை மின்சார வாகனங்கள் வரை வடிவமைப்பு முடிவுகளை எடுக்கும்- பயன்பாடுகளில் இந்த வேறுபாடு குறிப்பிடத்தக்கது.

குறிப்பிட்ட ஆற்றலுக்குப் பின்னால் உள்ள இயற்பியல், சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலுக்கும் அதைக் கொண்டிருக்கத் தேவையான வெகுஜனத்திற்கும் இடையிலான உறவை உள்ளடக்கியது. மின்கலங்களில், இது இரசாயன எதிர்வினைகளின் ஆற்றலை மொத்த மின்முனைகள், எலக்ட்ரோலைட், பிரிப்பான்கள் மற்றும் உறை ஆகியவற்றால் வகுக்கப்படுகிறது. எரிபொருளைப் பொறுத்தவரை, இது எரிபொருள் வெகுஜனத்துடன் தொடர்புடைய எரிப்பின் போது வெளியிடப்படும் வெப்பத்தைக் குறிக்கிறது.

Specific Energy

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் நவீன தொழில்நுட்பத்தில் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் ஏன் முக்கியம் என்பதை நிரூபிக்கிறது. தற்போதைய லித்தியம்{2}}அயன் செல்கள் 250{5}}270 Wh/kg க்கு இடையே குறிப்பிட்ட ஆற்றலைப் பெறுகின்றன, இதனால் ஸ்மார்ட்போன்கள் மணிக்கணக்கில் இயங்கவும், மின்சார வாகனங்கள் நூற்றுக்கணக்கான மைல்கள் பயணிக்கவும் உதவுகின்றன. ஒப்பிடுகையில், பாரம்பரிய லீட்-அமில பேட்டரிகள் 30-50 Wh/kg மட்டுமே வழங்குகின்றன, குறைந்த விலை இருந்தபோதிலும் அவை ஏன் பெரும்பாலும் கையடக்க பயன்பாடுகளில் மாற்றப்பட்டுள்ளன என்பதை விளக்குகிறது.

சமீபத்திய கண்டுபிடிப்புகள் இந்த எல்லைகளை மேலும் தள்ளுகின்றன. வளர்ச்சியில் உள்ள திடமான{1}}நிலை பேட்டரிகள் 350 Wh/kg ஐ விட குறிப்பிட்ட ஆற்றல்களை உறுதியளிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் Amprius போன்ற நிறுவனங்களின் மேம்பட்ட லித்தியம்{3}}உலோக அமைப்புகள் 400 Wh/kg சிறப்பு விமானப் பயன்பாடுகளில் நிரூபித்துள்ளன. இந்த மேம்பாடுகள் எடையைச் சேர்க்காமல் நேரடியாக நீண்ட சாதன இயக்க நேரம் அல்லது நீட்டிக்கப்பட்ட வாகன வரம்பிற்கு மொழிபெயர்க்கும்.

மின்கலங்களின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் பல காரணிகளைப் பொறுத்தது: மின்முனை பொருட்கள், செல் வேதியியல் மற்றும் வடிவமைப்பு திறன். நிக்கல்-சத்து நிறைந்த கேத்தோட்கள் ஆற்றல் சேமிப்பை அதிகரிக்கின்றன ஆனால் நிலைப்புத்தன்மை சவால்களை முன்வைக்கின்றன. சிலிக்கான் அனோடுகள் பாரம்பரிய கிராஃபைட்டை விட அதிக திறனை வழங்குகின்றன, ஆனால் சார்ஜ் செய்யும் போது தொகுதி விரிவாக்கத்தை அனுபவிக்கின்றன. ஒவ்வொரு வடிவமைப்புத் தேர்வும் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மற்றும் சுழற்சி வாழ்க்கை, பாதுகாப்பு மற்றும் செலவு போன்ற பிற செயல்திறன் பண்புகளுக்கு இடையிலான பரிமாற்றத்தைக் குறிக்கிறது.

புதைபடிவ எரிபொருள்கள் பேட்டரிகளை விட கணிசமாக அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றல்களை பராமரிக்கின்றன. பெட்ரோலில் தோராயமாக 12,700 Wh/kg (46 MJ/kg), டீசல் 13,000 Wh/kg ஐ அடைகிறது. பல தசாப்தங்களாக பேட்டரி முன்னேற்றம் இருந்தபோதிலும், விமானப் போக்குவரத்து மற்றும் நீண்ட-தூரம் போக்குவரத்தில் எடை முக்கியமானதாக இருக்கும் போது திரவ எரிபொருள்கள் ஏன் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன என்பதை இது விளக்குகிறது.

ஹைட்ரஜன் 33,300 Wh/kg-கிட்டத்தட்ட மூன்று மடங்கு பெட்ரோலைக் கொண்ட குறிப்பிட்ட ஆற்றலுடன் ஒரு சுவாரஸ்யமான வழக்கை வழங்குகிறது. இருப்பினும், அதன் மிகக் குறைந்த அடர்த்திக்கு அதிக-அழுத்த சுருக்கம் அல்லது கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டல் தேவைப்படுகிறது, இது நடைமுறைக் குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் கணிசமாகக் குறைக்கும் சிஸ்டம் மாஸைச் சேர்க்கிறது. இயற்கை எரிவாயுவும் ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்கு அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் கனமான சேமிப்பு அமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன.

ஊட்டச்சத்தில், குறிப்பிட்ட ஆற்றல் கலோரிக் அடர்த்தியை தீர்மானிக்கிறது. கொழுப்புகள் தோராயமாக 38 kJ/g (9 Cal/g) வழங்குகின்றன, 16{6}}17 kJ/g (ஒவ்வொன்றும் 4 Cal/g) புரதங்கள் மற்றும் கார்போஹைட்ரேட்டுகளை விட இரண்டு மடங்கு அதிகமாகும். அதிக-கொழுப்பு உணவுகளில் ஒரு கிராமுக்கு அதிக கலோரிகள் ஏன் உள்ளன என்பதை இது விளக்குகிறது - மேக்ரோனூட்ரியண்டின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் கணக்கீட்டில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது.

நீர் உள்ளடக்கம் வியத்தகு முறையில் உணவு குறிப்பிட்ட ஆற்றலை பாதிக்கிறது, ஏனெனில் நீர் ஆற்றலை பங்களிக்காமல் வெகுஜனத்தை சேர்க்கிறது. புதிய காய்கறிகள் 0.5-1 kJ/g மட்டுமே கொண்டிருக்கும், அதே சமயம் உலர்ந்த கொட்டைகள் 25 kJ/g ஐ விட அதிகமாக இருக்கும், இவை இரண்டும் தாவர அடிப்படையிலான உணவுகளாக இருந்தாலும்.

மின்சார வாகன வடிவமைப்பு குறிப்பிட்ட ஆற்றல் கட்டுப்பாடுகளைச் சுற்றி வருகிறது. 250 Wh/kg கொண்ட செல்களைப் பயன்படுத்தும் 75 kWh பேட்டரி பேக் 300 கிலோ எடை கொண்டது, இது வாகன எடையில் தோராயமாக 15-20% ஆகும். பேட்டரி குறிப்பிட்ட ஆற்றலை 350 Wh/kg ஆக அதிகரிப்பது இதை 214 கிலோவாகக் குறைக்கும், பயணிகளின் திறன் அல்லது நீட்டிக்கப்பட்ட வரம்பிற்கு 86 கிலோவை விடுவிக்கும்.

இந்த எடைக் குறைப்பு வாகன வடிவமைப்பு மூலம் தொடர்கிறது. இலகுவான வாகனங்களுக்கு முடுக்கம் மற்றும் மலை ஏறுதல், சிறிய மோட்டார்கள் மற்றும் குறைந்த வலுவான சஸ்பென்ஷன் அமைப்புகளுக்கு குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. மின்சார வாகனங்களை பெட்ரோல் கார்களுடன் எடை-போட்டியாக மாற்ற, 400-500 Wh/kg என்ற பேட்டரி குறிப்பிட்ட ஆற்றல்களை வாகனத் துறை இலக்காகக் கொண்டுள்ளது.

விமானம் மற்றும் விண்கலங்கள் இன்னும் கடுமையான குறிப்பிட்ட ஆற்றல் தேவைகளை எதிர்கொள்கின்றன. சுற்றுப்பாதைக்கு உயர்த்தப்படும் ஒவ்வொரு கிலோவுக்கும் ஆயிரக்கணக்கான டாலர்கள் எரிபொருள் செலவாகிறது, செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் விண்கலங்களுக்கு உயர் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் பேட்டரிகள் இன்றியமையாததாக ஆக்குகிறது. நாசாவின் செவ்வாய் கிரக ரோவர்கள், குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மற்றும் தீவிர வெப்பநிலையில் நம்பகத்தன்மை ஆகியவற்றின் கலவைக்காக குறிப்பாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட லித்தியம்{2}}அயன் செல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.

மின்சார விமானப் போக்குவரத்து மேம்பாடு பேட்டரி முன்னேற்றங்களைச் சார்ந்துள்ளது. தற்போதைய லித்தியம்{1}}அயன் தொழில்நுட்பம் சிறிய ட்ரோன்கள் மற்றும் குறுகிய{2}}நகர்ப்புற ஏர் மொபிலிட்டி வாகனங்களை செயல்படுத்துகிறது, ஆனால் பிராந்திய விமானங்களுக்கு 500 Wh/kg ஐ விட அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. மின்சார விமானத்தைத் தொடரும் நிறுவனங்கள், சிறிய குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மேம்பாடுகள் கூட புதிய விமான வடிவமைப்புகளைத் திறக்கும் என்பதால், பேட்டரி வளர்ச்சியை உன்னிப்பாகக் கண்காணிக்கின்றன.

ஸ்மார்ட்ஃபோன் உற்பத்தியாளர்கள் சார்ஜிங் வேகம் மற்றும் பாதுகாப்பு போன்ற மற்ற காரணிகளுக்கு எதிராக குறிப்பிட்ட ஆற்றலை சமநிலைப்படுத்துகின்றனர். நவீன ஃபோன்கள் சுமார் 250-270 Wh/kg செல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது 150-200 கிராம் எடையுள்ள சாதனங்களில் -நாள் முழுவதும் செயல்பட உதவுகிறது. குறிப்பிட்ட ஆற்றலை அதிகரிப்பது நீண்ட பேட்டரி ஆயுள் அல்லது மெல்லிய, இலகுவான வடிவமைப்பு-இரண்டும் நுகர்வோரால் மதிப்பிடப்படுகிறது.

மடிக்கணினி பேட்டரிகள் ஒரே மாதிரியான கட்டுப்பாடுகளை எதிர்கொள்கின்றன, ஆனால் வெவ்வேறு முன்னுரிமைகளுடன். வழக்கமான லேப்டாப் பேட்டரி 300-400 கிராம் எடையும், 50-100 Wh சேமித்தும், ஃபோன்களுக்கு ஒத்த குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் கொண்ட செல்களைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் வெவ்வேறு வெளியேற்ற விகிதங்கள் மற்றும் வெப்ப பண்புகளுக்கு உகந்ததாக உள்ளது.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மற்றும் குறிப்பிட்ட சக்தி தனித்துவமான செயல்திறன் பரிமாணங்களைக் குறிக்கிறது. குறிப்பிட்ட ஆற்றல் (W/kg) ஒரு அமைப்பு எவ்வளவு விரைவாக ஆற்றலை வழங்க முடியும் என்பதை அளவிடுகிறது, அதே நேரத்தில் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் அது எவ்வளவு மொத்த ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது என்பதை அளவிடுகிறது. உயர் குறிப்பிட்ட ஆற்றலுக்கு உகந்த பேட்டரிகள் பொதுவாக குறிப்பிட்ட சக்தியை தியாகம் செய்கின்றன, மேலும் நேர்மாறாகவும்.

லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் (LFP) பேட்டரிகள் இந்த பரிமாற்றத்தை விளக்குகின்றன. அவை நிக்கல்-செறிவான மாற்றுகளை விட குறைந்த குறிப்பிட்ட ஆற்றலை (120{2}}160 Wh/kg) வழங்குகின்றன, ஆனால் அதிக குறிப்பிட்ட சக்தி மற்றும் சிறந்த சுழற்சி ஆயுளை வழங்குகின்றன. ஆற்றல் கருவிகள் குறைந்த இயக்க நேரத்தை வழங்கினாலும் உயர்-சக்தி செல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் மோட்டார் செயல்பாட்டிற்கு போதுமான மின்னோட்டத்தை வழங்குவது மொத்த கொள்ளளவை விட முன்னுரிமை பெறுகிறது.

ராகோன் சதி இந்த உறவை வரைபடமாக காட்டுகிறது, ஒரு அச்சில் குறிப்பிட்ட ஆற்றலையும் மற்றொன்றில் குறிப்பிட்ட சக்தியையும் காட்டுகிறது. வெவ்வேறு பேட்டரி வேதியியல் வெவ்வேறு பகுதிகளை ஆக்கிரமித்து, எந்த ஒரு தொழில்நுட்பமும் இரண்டிலும் சிறந்து விளங்கவில்லை. பயன்பாடுகள் அவற்றின் தேவைகளுக்குப் பொருந்தும் பேட்டரிகளைத் தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்-நீண்ட காலத்திற்கு அதிக ஆற்றல், சுருக்கமான வெடிப்புகளுக்கு அதிக ஆற்றல் அல்லது கலவையான பயன்பாட்டிற்கான சமரச வடிவமைப்பு.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் ஒரு செயல்திறன் அளவீட்டை மட்டுமே குறிக்கிறது. விதிவிலக்கான குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் கொண்ட பேட்டரி மோசமான சுழற்சி ஆயுள், பாதுகாப்புக் கவலைகள், அதிக விலை அல்லது வரையறுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை வரம்பில் பாதிக்கப்படலாம். லித்தியம்-சல்பர் பேட்டரிகள் உயர் தத்துவார்த்த குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் காட்டுகின்றன (650 Wh/kg) ஆனால் கந்தகக் கரைப்பு மற்றும் வணிகமயமாக்கலைத் தடுக்கும் குறைந்த சுழற்சி வாழ்க்கை ஆகியவற்றுடன் சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன.

உற்பத்தி செயல்முறைகள் நடைமுறை குறிப்பிட்ட ஆற்றலை பாதிக்கின்றன. பாதுகாப்பு சுற்றுகள், குளிரூட்டும் அமைப்புகள் மற்றும் கட்டமைப்பு கூறுகள் ஆகியவற்றில் இருந்து கூடுதல் நிறை காரணமாக செல்-நிலை குறிப்பிட்ட ஆற்றல் பேக்{2}}நிலை மதிப்புகளை மீறுகிறது. 270 Wh/kg அடையும் ஒரு செல், பேக் அளவில் 180-200 Wh/kg மட்டுமே வழங்க முடியும் - இது சிஸ்டம் வடிவமைப்பாளர்களுக்கு ஒரு முக்கியமான வேறுபாடு.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் விநியோகத்தை வெப்பநிலை கணிசமாக பாதிக்கிறது. குளிர் நிலைகள் பேட்டரி திறனைக் குறைக்கின்றன, வெளியேற்றத்தின் போது குறிப்பிட்ட ஆற்றலை திறம்பட குறைக்கிறது. குறைந்த வெப்பநிலையில் பேட்டரிகள் முழு குறிப்பிட்ட ஆற்றலை வழங்க முடியாது என்பதால் மின்சார வாகனங்கள் குளிர்காலத்தில் குறைந்த வரம்பை அனுபவிக்கின்றன.

Specific Energy

பல அணுகுமுறைகள் மூலம் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மேம்பாடுகளை ஆராய்ச்சி தொடர்கிறது. உயர் நிக்கல் உள்ளடக்கம் கொண்ட லித்தியம்-நிக்கல்-மாங்கனீசு-கோபால்ட்{4}}ஆக்சைடு (NMC) போன்ற மேம்பட்ட கேத்தோடு பொருட்கள் நேர்மறை மின்முனையில் ஆற்றல் சேமிப்பை அதிகரிக்கின்றன. சிலிக்கான்{6}}அடிப்படையிலான அனோட்கள் கிராஃபைட்டை விட அதிக லித்தியத்தை சேமித்து, திறனை அதிகரிக்கும். தொடர்புடைய சவால்களை சமாளிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பணிபுரியும் போது ஒவ்வொரு முன்னேற்றமும் குறிப்பிட்ட ஆற்றலை உயர்த்துகிறது.

திடமான-நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகள் லித்தியம் மெட்டல் அனோட்களை இயக்குவதன் மூலம் கணிசமான ஆதாயங்களை உறுதியளிக்கின்றன, இது கிராஃபைட்டை விட அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றலை வழங்குகிறது. குவாண்டம்ஸ்கேப், சாலிட் பவர் மற்றும் சாம்சங் உள்ளிட்ட நிறுவனங்கள் 400-500 Wh/kg என்ற குறிப்பிட்ட ஆற்றல்களைக் குறிவைத்து வணிகமயமாக்கலைத் தொடர்கின்றன. வெற்றி மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் நுகர்வோர் மின்னணுவியல் மாற்றும்.

லித்தியம்-காற்று பேட்டரிகள் நீண்ட கால சாத்தியத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகின்றன{1}}கோட்பாட்டு ரீதியில் குறிப்பிட்ட ஆற்றலை 11,140 Wh/kg நெருங்குகிறது-பெட்ரோலுடன் ஒப்பிடலாம். எவ்வாறாயினும், எலக்ட்ரோலைட் நிலைத்தன்மை, கார்பன் டை ஆக்சைடு உணர்திறன் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட சுழற்சி வாழ்க்கை உள்ளிட்ட பல தொழில்நுட்ப தடைகள் அவற்றை ஆய்வகங்களுக்குள் வைத்திருக்கின்றன. நடைமுறை லித்தியம்{7}}காற்று பேட்டரிகள் பல ஆண்டுகள் அல்லது பத்தாண்டுகள் உள்ளன.

புரிந்து கொள்ளலித்தியம் பேட்டரிகள் என்றால் என்னநவீன ஆற்றல் சேமிப்பகத்தில் அவை ஏன் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன, குறிப்பிட்ட ஆற்றல் முக்கிய பதிலை வழங்குகிறது. 1990களில் லித்தியம்{1}}அயன் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியானது, ஆரம்பகால Sony செல்களில் 120 Wh/kg இலிருந்து தற்போதைய வடிவமைப்புகளில் 270 Wh/kg வரை பேட்டரி சார்ந்த ஆற்றலை அதிகரித்தது-மூன்று தசாப்தங்களில் இரட்டிப்பாகும்.

வெவ்வேறு லித்தியம் பேட்டரி வகைகள் அவற்றின் வேதியியலின் அடிப்படையில் மாறுபட்ட குறிப்பிட்ட ஆற்றல் நிலைகளைக் காட்டுகின்றன. ஃபோன்களில் பயன்படுத்தப்படும் லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு (LCO) செல்கள் மிக உயர்ந்த குறிப்பிட்ட ஆற்றலை அடைகின்றன, ஆனால் குறைந்த சுழற்சி வாழ்க்கை மற்றும் பாதுகாப்பு கவலைகள் உள்ளன. லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் (LFP) பாதுகாப்பு மற்றும் நீண்ட ஆயுளுக்காக குறிப்பிட்ட ஆற்றலை வர்த்தகம் செய்கிறது, இது குறைந்த குறிப்பிட்ட ஆற்றல் இருந்தபோதிலும் மின்சார பேருந்துகள் மற்றும் நிலையான சேமிப்பகத்திற்கு முன்னுரிமை அளிக்கிறது.

அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றலுக்கான உந்துதல் பொருள் ஆராய்ச்சியை இயக்குகிறது. கத்தோட் பொருட்கள் செல் எடையின் பெரும்பகுதிக்கு காரணமாகின்றன, எனவே இலகுவான, அதிக ஆற்றல்-அடர்த்தியான கேத்தோட்களை உருவாக்குவது குறிப்பிட்ட ஆற்றலை நேரடியாக மேம்படுத்துகிறது. செயலற்ற பொருட்களைக் குறைப்பது-தற்போதைய சேகரிப்பான்கள், பிரிப்பான்கள், பேக்கேஜிங்{4}}சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலைக் குறைக்காமல் வெகுஜனத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் உதவுகிறது.

நவீன மின்சார வாகனங்கள் லித்தியம் பேட்டரி குறிப்பிட்ட ஆற்றல் திறன்களை பெரிதும் நம்பியுள்ளன. ஒரு பொதுவான EV பேட்டரி பேக் 250-270 Wh/kg குறிப்பிட்ட ஆற்றல் கொண்ட செல்களைப் பயன்படுத்தி 50-100 kWh சேமிக்கிறது. இது 200-400 மைல்கள் வரம்பைச் செயல்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் பேட்டரி எடையைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. குறிப்பிட்ட ஆற்றல் 350-400 Wh/kg ஐ நோக்கி அதிகரிக்கும் போது, வரம்பு விகிதாசாரமாக நீட்டிக்கப்படுகிறது அல்லது பேட்டரி எடை குறைகிறது, வாகனத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

நுகர்வோர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் இதேபோல் லித்தியம் பேட்டரி குறிப்பிட்ட ஆற்றலை சார்ந்துள்ளது. ஸ்மார்ட்ஃபோன்கள், மடிக்கணினிகள், டேப்லெட்டுகள் மற்றும் அணியக்கூடியவை லித்தியம்{1}}அயன் அல்லது லித்தியம்{2}}பாலிமர் செல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் உயர் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் சிறிய, இலகுரக சாதனங்களில் போதுமான இயக்க நேரத்தை அனுமதிக்கிறது லித்தியம் தொழில்நுட்பத்தின் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் நன்மைகள் இல்லாமல், நவீன மொபைல் கம்ப்யூட்டிங் சாத்தியமற்றது.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்திற்கான ஆற்றலை அளவிடுகிறது (Wh/kg), அதே சமயம் ஆற்றல் அடர்த்தி ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கான ஆற்றலை அளவிடுகிறது (Wh/L). விமானம் அல்லது பேக் பேக்குகள் போன்ற-எடை மிகவும் முக்கியமான பயன்பாடுகள்{2}}குறிப்பிட்ட ஆற்றலுக்கு முன்னுரிமை அளிக்கின்றன. இடவசதி குறைவாக உள்ள பயன்பாடுகள்-நிலையான உறைகளில் உள்ள நுகர்வோர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் போன்ற-பெரும்பாலும் ஆற்றல் அடர்த்திக்கு முன்னுரிமை அளிக்கின்றன.

வணிக பேட்டரிகளில், நிக்கல்-நிக்கல் நிறைந்த கேத்தோட்களைக் கொண்ட மேம்பட்ட லித்தியம்{0}}அயன் செல்கள் தற்போது 250-300 Wh/kg என்ற அதிகபட்ச குறிப்பிட்ட ஆற்றலைப் பெறுகின்றன. பரிசோதனை திட-நிலை லித்தியம் பேட்டரிகள் ஆய்வக நிலைகளில் 400-500 Wh/kg ஐ நிரூபித்துள்ளன. லித்தியம்-காற்று பேட்டரிகள் கோட்பாட்டளவில் 11,140 Wh/kg ஐ அடைகின்றன, ஆனால் நடைமுறை பயன்பாட்டிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளன.

வளிமண்டல ஆக்ஸிஜனுடன் எரியும் போது வெளியிடப்படும் இரசாயன பிணைப்புகளில் பெட்ரோல் ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது. ஆக்சிஜன் பெட்ரோலின் வெகுஜனத்தில் கணக்கிடப்படாததால், அதன் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மிக அதிகமாகத் தோன்றுகிறது (12,700 Wh/kg). பேட்டரிகள் எரிபொருள் மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றம் இரண்டையும் கொண்டு செல்ல வேண்டும், அவற்றின் குறிப்பிட்ட ஆற்றலைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. புதைபடிவ எரிபொருள் ஆற்றல் அடர்த்தியுடன் பொருந்துவதற்கு பேட்டரிகள் ஏன் போராடுகின்றன என்பதை இந்த அடிப்படை வேறுபாடு விளக்குகிறது.

அவசியம் இல்லை. குறிப்பிட்ட ஆற்றல் ஒரு செயல்திறன் பரிமாணத்தை மட்டுமே குறிக்கிறது. அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றல் கொண்ட பேட்டரிகள் மோசமான சுழற்சி ஆயுட்காலம், பாதுகாப்பு அபாயங்கள், அதிக செலவுகள் அல்லது வரையறுக்கப்பட்ட ஆற்றல் வெளியீடு ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கலாம். சிறந்த பேட்டரியானது பயன்பாட்டுத் தேவைகளைப் பொறுத்தது-சில சமயங்களில் குறைந்த குறிப்பிட்ட ஆற்றல் வடிவமைப்புகள் மற்ற பகுதிகளில் உள்ள சிறப்பான பண்புகள் காரணமாக ஒட்டுமொத்தமாகச் சிறப்பாகச் செயல்படுகின்றன.

குறிப்பிட்ட ஆற்றலை அளவிடுவதற்கு கவனமாக சோதனை நடைமுறைகள் தேவை. பேட்டரிகளைப் பொறுத்தவரை, நிலையான நெறிமுறைகள் கலத்தை முழுமையாக சார்ஜ் செய்வதையும், பின்னர் வழங்கப்பட்ட ஆற்றலை அளவிடும் போது குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் அதை வெளியேற்றுவதையும் உள்ளடக்கியது. மொத்த ஆற்றல் வெளியீட்டை செல் வெகுஜனத்தால் பிரிப்பது Wh/kg இல் குறிப்பிட்ட ஆற்றலைப் பெறுகிறது.

பல நிறுவனங்கள் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் அளவீட்டுக்கான தரநிலைகளை பராமரிக்கின்றன. சர்வதேச எலெக்ட்ரோடெக்னிகல் கமிஷன் (IEC) உற்பத்தியாளர்கள் முழுவதும் நிலைத்தன்மையை உறுதிப்படுத்தும் சோதனை நடைமுறைகளை வெளியிடுகிறது. வெளியேற்ற விகிதம், வெப்பநிலை மற்றும் சோதனை முறையின் அடிப்படையில் முடிவுகள் மாறுபடலாம், எனவே குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மதிப்புகளை ஒப்பிடுவதற்கு சோதனை நிலைமைகளைப் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்.

செல்-நிலை அளவீடுகள் பேக்{1}}நிலை மதிப்புகளிலிருந்து கணிசமாக வேறுபடுகின்றன. பேட்டரி பேக்குகளில் மேலாண்மை எலக்ட்ரானிக்ஸ், குளிரூட்டும் அமைப்புகள் மற்றும் ஆற்றலைச் சேமிக்காமல் நிறை சேர்க்கும் கட்டமைப்பு கூறுகள் ஆகியவை அடங்கும். பேக்-நிலை குறிப்பிட்ட ஆற்றல் பொதுவாக செல்-நிலை மதிப்புகளில் 65-75% ஐ அடைகிறது. பயன்பாட்டு செயல்திறனைக் கணக்கிடும் போது கணினி வடிவமைப்பாளர்கள் இந்தக் குறைப்புக்குக் கணக்குக் காட்ட வேண்டும்.

Specific Energy

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மேம்பாடுகள் அடிப்படை பொருள் பண்புகள் மற்றும் உற்பத்தி முன்னேற்றங்களின் அடிப்படையில் கணிக்கக்கூடிய பாதையைப் பின்பற்றுகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் மின்முனை சூத்திரங்களை மேம்படுத்துதல், செயலற்ற பொருள் நிறை குறைதல் மற்றும் உற்பத்தித் திறனை மேம்படுத்துதல் போன்றவற்றால் அதிகரிக்கும் ஆதாயங்கள் தொடர்கின்றன. பரிணாம மேம்பாடுகள் மூலம் அடுத்த பத்தாண்டுகளில் லித்தியம்-அயன் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் 350-400 Wh/kg ஐ எட்டும் என்று தற்போதைய கணிப்புகள் தெரிவிக்கின்றன.

புரட்சிகர மாற்றங்களுக்கு புதிய வேதியியல் தேவை. தொழில்நுட்ப சவால்கள் தீர்க்கப்பட்டால் திடமான-நிலை பேட்டரிகள் 400-500 Wh/kg ஆக உயரும். லித்தியம்-சல்பர் மற்றும் லித்தியம்{7}}காற்று பேட்டரிகள் இன்னும் அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றலை உறுதியளிக்கின்றன, ஆனால் கணிசமான வளர்ச்சி தடைகளை எதிர்கொள்கின்றன. சோடியம்-அயன் பேட்டரிகள் குறிப்பிட்ட ஆற்றலின் செலவில் குறைந்த செலவை வழங்குகின்றன, பொருளாதாரத்தை விட எடை குறைவாக இருக்கும் பயன்பாடுகளை இலக்காகக் கொண்டுள்ளன.

அதிக குறிப்பிட்ட ஆற்றலின் தாக்கம் வெளிப்படையான பயன்பாடுகளுக்கு அப்பால் நீண்டுள்ளது. கிரிட்{1}}அளவிலான ஆற்றல் சேமிப்பு பேட்டரி குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மேம்படும் மற்றும் செலவு குறையும் போது மிகவும் சாத்தியமானதாகிறது. கையடக்க மருத்துவ சாதனங்கள் கட்டணங்களுக்கு இடையே நீண்ட நேரம் செயல்படும். ஆற்றல் கருவிகள் இயக்க நேரத்தை இழக்காமல் இலகுவாக மாறும். குறிப்பிட்ட ஆற்றலில் ஒவ்வொரு அதிகரிக்கும் முன்னேற்றமும் பல தொழில்களில் புதிய சாத்தியங்களை செயல்படுத்துகிறது.

மின்சாரப் போக்குவரத்திற்கு குறிப்பாக, குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மேம்பாடுகள், புதைபடிவ எரிபொருட்களுக்கு எதிராக பேட்டரிகளின் எடை மற்றும் செலவு அபராதத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் தத்தெடுப்பை இயக்குகின்றன. குறிப்பிட்ட ஆற்றலில் ஒவ்வொரு 50 Wh/kg அதிகரிப்பும் ஏறத்தாழ 15-20% அதிக வாகன வரம்பிற்கு அல்லது அதற்கு சமமான எடைக் குறைப்புக்கு மாற்றமடைகிறது, இது மின்சார இயக்கத்திற்கு மாற்றத்தை துரிதப்படுத்துகிறது. வாகனத் துறையானது 400 Wh/kg என்ற அளவை, அனைத்து சந்தைப் பிரிவுகளிலும் உள்ள வழக்கமான வாகனங்களுடன் எடை மற்றும் விலையில் மின்சார வாகனங்களை போட்டியிட வைக்கும் வாசலாகக் கருதுகிறது.

குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மற்றும் அதன் தாக்கங்களைப் புரிந்துகொள்வது பொறியாளர்கள், வடிவமைப்பாளர்கள் மற்றும் நுகர்வோர் ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களைப் பற்றி தகவலறிந்த முடிவுகளை எடுக்க உதவுகிறது. ஒரு புதிய தயாரிப்புக்கான பேட்டரி வேதியியலைத் தேர்ந்தெடுப்பது, மின்சார வாகன வரம்பு உரிமைகோரல்களை மதிப்பிடுவது அல்லது சில பயன்பாடுகள் பேட்டரி திறன்களுக்கு அப்பாற்பட்டது ஏன் என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, குறிப்பிட்ட ஆற்றல் அவசியமான சூழலை வழங்குகிறது. ஆராய்ச்சி இந்த அளவீட்டை உயர்த்துவதால், முன்னர் சாத்தியமற்ற பயன்பாடுகள் சாத்தியமானதாகி, நவீன தொழில்நுட்பத்தில் மின் ஆற்றல் சேமிப்பின் பங்கை விரிவுபடுத்துகிறது.