नोबेल पारितोषिक विजेते अकिरा योशिनो: येत्या दहा वर्षांतही बॅटरी उद्योगात लिथियम बॅटरीचेच वर्चस्व राहील.

भविष्यात लिथियम बॅटरीची ऊर्जा घनता सध्याच्या तुलनेत दीड ते दोन पटीने वाढू शकते, म्हणजेच बॅटरी अधिक लहान होतील.
लिथियम-आयन बॅटरीच्या किमतीत जास्तीत जास्त १०% ते ३०% पर्यंतच कपात होऊ शकते. किंमत निम्मी करणे अवघड आहे.
स्मार्टफोनपासून ते इलेक्ट्रिक कारपर्यंत, बॅटरी तंत्रज्ञान हळूहळू जीवनाच्या प्रत्येक पैलूमध्ये शिरकाव करत आहे. तर, भविष्यातील बॅटरी कोणत्या दिशेने विकसित होईल आणि त्यामुळे समाजात कोणते बदल घडतील? हे प्रश्न मनात ठेवून, फर्स्ट फायनान्शियलच्या वार्ताहराने गेल्या महिन्यात अकिरा योशिनो यांची मुलाखत घेतली. योशिनो हे एक जपानी शास्त्रज्ञ असून, त्यांना यावर्षी लिथियम-आयन बॅटरीसाठी रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक मिळाले आहे.
योशिनो यांच्या मते, पुढील १० वर्षांतही बॅटरी उद्योगात लिथियम-आयन बॅटरीचेच वर्चस्व राहील. कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि इंटरनेट ऑफ थिंग्ज यांसारख्या नवीन तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे लिथियम-आयन बॅटरीच्या वापराच्या शक्यतांमध्ये “अकल्पनीय” बदल घडून येतील.
अकल्पनीय बदल
जेव्हा योशिनो यांना 'पोर्टेबल' या शब्दाची माहिती मिळाली, तेव्हा त्यांच्या लक्षात आले की समाजाला एका नवीन बॅटरीची गरज आहे. १९८३ मध्ये जपानमध्ये जगातील पहिल्या लिथियम बॅटरीचा जन्म झाला. योशिनो अकिरा यांनी रिचार्जेबल लिथियम-आयन बॅटरीचा जगातील पहिला प्रोटोटाइप तयार केला आणि भविष्यात स्मार्टफोन व इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या लिथियम-आयन बॅटरीच्या विकासात महत्त्वपूर्ण योगदान दिले.
गेल्या महिन्यात, अकिरा योशिनो यांनी 'नंबर १ फायनान्शियल जर्नालिस्ट'ला दिलेल्या एका विशेष मुलाखतीत सांगितले की, नोबेल पारितोषिक मिळाल्याचे कळल्यानंतर त्यांना "खऱ्या अर्थाने काहीच भावना जाणवल्या नाहीत." "नंतरच्या सविस्तर मुलाखतींमुळे मी खूप व्यस्त झालो आणि मला फारसा आनंद होऊ शकला नाही," असे अकिरा योशिनो म्हणाले. "पण डिसेंबरमध्ये पुरस्कार स्वीकारण्याचा दिवस जसजसा जवळ येत आहे, तसतसे या पुरस्कारांचे वास्तव अधिकच प्रकर्षाने जाणवत आहे."
गेल्या ३० वर्षांत, २७ जपानी किंवा जपानच्या विद्वानांनी रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक जिंकले आहे, परंतु त्यापैकी केवळ दोघांना, ज्यात अकिरा योशिनो यांचा समावेश आहे, कॉर्पोरेट संशोधक म्हणून पुरस्कार मिळाले आहेत. “जपानमध्ये, संशोधन संस्था आणि विद्यापीठांमधील संशोधकांना साधारणपणे पुरस्कार मिळतात, आणि उद्योगातील फार कमी कॉर्पोरेट संशोधकांनी पुरस्कार जिंकले आहेत,” असे अकिरा योशिनो यांनी ‘फर्स्ट फायनान्शियल जर्नालिस्ट’ला सांगितले. त्यांनी उद्योगाच्या अपेक्षांवरही जोर दिला. त्यांच्या मते, कंपनीमध्ये नोबेल-स्तरीय संशोधन मोठ्या प्रमाणात होत असले तरी, जपानी उद्योगाने आपले नेतृत्व आणि कार्यक्षमता सुधारली पाहिजे.
योशिनो अकिरा यांचा विश्वास आहे की, कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि इंटरनेट ऑफ थिंग्ज यांसारख्या नवीन तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे लिथियम-आयन बॅटरीच्या वापराच्या शक्यतांमध्ये 'अकल्पनीय' बदल घडून येतील. उदाहरणार्थ, सॉफ्टवेअरमधील प्रगतीमुळे बॅटरी डिझाइन प्रक्रियेला आणि नवीन सामग्रीच्या विकासाला गती मिळेल, आणि त्याचा बॅटरीच्या वापरावर परिणाम होऊ शकतो, ज्यामुळे बॅटरीचा सर्वोत्तम वातावरणात वापर करणे शक्य होईल.
जागतिक हवामान बदलाच्या समस्या सोडवण्यासाठी आपल्या संशोधनाच्या योगदानाबद्दल योशिनो अकिरा खूप चिंतित आहेत. त्यांनी 'फर्स्ट फायनान्शियल जर्नालिस्ट'ला सांगितले की, त्यांना दोन कारणांसाठी हा पुरस्कार देण्यात आला. पहिले म्हणजे स्मार्ट मोबाइल समाजाच्या विकासात योगदान देणे; आणि दुसरे म्हणजे जागतिक पर्यावरणाच्या संरक्षणासाठी एक महत्त्वाचे साधन उपलब्ध करून देणे. "पर्यावरण संरक्षणातील योगदान भविष्यात अधिकाधिक स्पष्ट होईल. त्याच वेळी, ही एक मोठी व्यावसायिक संधी देखील आहे," असे अकिरा योशिनो यांनी एका आर्थिक वार्ताहराला सांगितले.
मेइजो विद्यापीठात एका व्याख्यानादरम्यान प्राध्यापक योशिनो अकिरा यांनी विद्यार्थ्यांना सांगितले की, जागतिक तापमानवाढीवर उपाय म्हणून नवीकरणीय ऊर्जा आणि बॅटरीच्या वापराबाबत जनतेच्या असलेल्या उच्च अपेक्षा लक्षात घेता, ते पर्यावरणीय समस्यांवरील विचारांसह स्वतःची माहिती सादर करतील.
बॅटरी उद्योगावर कोणाचे वर्चस्व राहील?
बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे ऊर्जा क्रांती घडून आली. स्मार्ट फोनपासून ते इलेक्ट्रिक कारपर्यंत, बॅटरी तंत्रज्ञान सर्वव्यापी झाले आहे आणि ते लोकांच्या जीवनातील प्रत्येक पैलू बदलत आहे. भविष्यातील बॅटरी अधिक शक्तिशाली आणि कमी किमतीची होईल की नाही, याचा परिणाम आपल्यापैकी प्रत्येकावर होईल.
सध्या, उद्योग बॅटरीची ऊर्जा घनता वाढवण्यासोबतच तिची सुरक्षितता सुधारण्यासाठी कटिबद्ध आहे. बॅटरीच्या कार्यक्षमतेतील सुधारणा अक्षय ऊर्जेच्या वापराद्वारे हवामान बदलाचा सामना करण्यासही मदत करते.
योशिनो यांच्या मते, पुढील १० वर्षांत बॅटरी उद्योगात लिथियम-आयन बॅटरीचेच वर्चस्व राहील, परंतु नवीन तंत्रज्ञानाचा विकास आणि उदय या उद्योगाचे मूल्यांकन आणि भविष्यातील शक्यतांनाही सतत बळकट करत राहील. योशिनो अकिरा यांनी फर्स्ट बिझनेस न्यूजला सांगितले की, भविष्यात लिथियम बॅटरीची ऊर्जा घनता सध्याच्या तुलनेत दीड ते दोन पटीने वाढू शकते, याचा अर्थ बॅटरी लहान होईल. “यामुळे लागणाऱ्या सामग्रीचे प्रमाण कमी होते आणि परिणामी खर्चही कमी होतो, परंतु सामग्रीच्या खर्चात लक्षणीय घट होणार नाही.” ते म्हणाले, “लिथियम-आयन बॅटरीच्या खर्चात जास्तीत जास्त १०% ते ३०% पर्यंतच घट होऊ शकते. किंमत निम्मी करणे अधिक कठीण आहे.”
भविष्यात इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे अधिक वेगाने चार्ज होतील का? यावर उत्तर देताना अकिरा योशिनो म्हणाले की, मोबाईल फोन ५-१० मिनिटांत पूर्ण चार्ज होतो, जे प्रयोगशाळेत साध्य झाले आहे. परंतु जलद चार्जिंगसाठी जास्त व्होल्टेजची आवश्यकता असते, ज्यामुळे बॅटरीच्या आयुष्यावर परिणाम होईल. वास्तविक जीवनातील अनेक परिस्थितींमध्ये, लोकांना विशेषतः जलद चार्ज करण्याची गरज भासणार नाही.
सुरुवातीच्या लेड-ऍसिड बॅटरींपासून, टोयोटासारख्या जपानी कंपन्यांचा मुख्य आधार असलेल्या निकेल-मेटल हायड्राइड बॅटरींपर्यंत, आणि २००८ मध्ये टेस्ला रोस्टरने वापरलेल्या लिथियम-आयन बॅटरींपर्यंत, पारंपरिक द्रव लिथियम-आयन बॅटरींनी दहा वर्षे पॉवर बॅटरीच्या बाजारपेठेवर वर्चस्व गाजवले आहे. भविष्यात, ऊर्जा घनता आणि सुरक्षिततेच्या आवश्यकता व पारंपरिक लिथियम-आयन बॅटरी तंत्रज्ञान यांच्यातील विरोधाभास अधिकाधिक ठळक होईल.
परदेशी कंपन्यांच्या प्रयोगांना आणि सॉलिड-स्टेट बॅटरी उत्पादनांना प्रतिसाद देताना, अकिरा योशिनो म्हणाले: “मला वाटते की सॉलिड-स्टेट बॅटरी हे भविष्याचे एक दिशादर्शन आहे, आणि त्यात सुधारणेला अजूनही खूप वाव आहे. मला आशा आहे की लवकरच नवीन प्रगती पाहायला मिळेल.”
त्यांनी असेही सांगितले की सॉलिड-स्टेट बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या बाबतीत लिथियम-आयन बॅटरीसारख्याच आहेत. “तंत्रज्ञानातील सुधारणेमुळे, लिथियम-आयन बॅटरीचा वेग अखेरीस सध्याच्या वेगाच्या सुमारे ४ पटीपर्यंत पोहोचू शकतो.” असे अकिरा योशिनो यांनी फर्स्ट बिझनेस न्यूजच्या एका वार्ताहराला सांगितले.
सॉलिड-स्टेट बॅटरी म्हणजे अशा लिथियम-आयन बॅटरी, ज्यांमध्ये सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्सचा वापर केला जातो. पारंपरिक लिथियम-आयन बॅटरीमधील संभाव्य स्फोटक ऑरगॅनिक इलेक्ट्रोलाइटच्या जागी सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स वापरले जात असल्यामुळे, उच्च ऊर्जा घनता आणि उच्च सुरक्षितता या दोन प्रमुख समस्या सुटतात. सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स वापरल्यामुळे, त्याच ऊर्जा क्षमतेच्या बॅटरीमध्ये उच्च ऊर्जा घनता, अधिक शक्ती आणि जास्त वापर कालावधी मिळतो, आणि हाच पुढील पिढीच्या लिथियम बॅटरीचा विकासाचा कल आहे.
परंतु सॉलिड-स्टेट बॅटरींसमोर खर्च कमी करणे, सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट्सची सुरक्षितता सुधारणे आणि चार्जिंग व डिस्चार्जिंग दरम्यान इलेक्ट्रोड्स व इलेक्ट्रोलाइट्स यांच्यात संपर्क टिकवून ठेवणे यांसारखी आव्हानेही आहेत. सध्या, अनेक जागतिक स्तरावरील मोठ्या कार कंपन्या सॉलिड-स्टेट बॅटरीच्या संशोधन आणि विकासामध्ये (R&D) मोठ्या प्रमाणावर गुंतवणूक करत आहेत. उदाहरणार्थ, टोयोटा एक सॉलिड-स्टेट बॅटरी विकसित करत आहे, परंतु तिची किंमत जाहीर केलेली नाही. संशोधन संस्थांच्या अंदाजानुसार, २०३० पर्यंत सॉलिड-स्टेट बॅटरीची जागतिक मागणी ५०० GWh पर्यंत पोहोचण्याची शक्यता आहे.
अकिरा योशिनो यांच्यासोबत नोबेल पारितोषिक विभागून घेतलेल्या प्राध्यापक व्हिटिंगहॅम यांनी सांगितले की, स्मार्टफोनसारख्या लहान इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये सॉलिड-स्टेट बॅटरीचा वापर सर्वप्रथम केला जाऊ शकतो. “कारण मोठ्या प्रमाणावरील प्रणालींच्या उपयोजनामध्ये अजूनही मोठ्या समस्या आहेत,” असे प्राध्यापक व्हिटिंगहॅम म्हणाले.