কিউবার্গ
যদিও লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি স্থির উন্নতির অভিজ্ঞতা অর্জন করেছে, অনেক গবেষণা নতুন রসায়নে চলে গেছে যা কর্মক্ষমতাতে অনেক বড় লাফ দেয়। এর মধ্যে কিছু কাজ সিলিকন বা সালফারের মতো উপকরণগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে যা বিদ্যমান ইলেক্ট্রোড উপকরণগুলির তুলনায় সম্ভাব্যভাবে অনেক বেশি লিথিয়াম সঞ্চয় করতে পারে। কিন্তু অন্যান্য বিকল্প সম্পূর্ণরূপে ইলেক্ট্রোড উপকরণ পরিত্রাণ পেতে. এর মধ্যে রয়েছে লিথিয়াম-এয়ার এবং লিথিয়াম-ধাতু ব্যাটারি।
বিদ্যমান লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় (যদিও কিছু সিলিকন সহ ব্যাটারি ইতিমধ্যেই ব্যবহার করা হচ্ছে) এর তুলনায় প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে ব্যাটারির আয়ুষ্কাল কম থাকায় এই সমস্তগুলিই স্থিতিশীলতার সমস্যাগুলির সম্মুখীন হয়েছে৷ কিন্তু বৃহস্পতিবার, একটি কোম্পানি ঘোষণা করছে যে এটির তৈরি একটি লিথিয়াম-ধাতু ব্যাটারি এমন একটি স্থিতিশীলতায় পৌঁছেছে যা বিদ্যমান লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির সাথে প্রতিযোগিতামূলক, যার প্রাথমিক ক্ষমতার 80 শতাংশ ধরে রাখা হয়েছে প্রায় 700 চার্জ/ডিসচার্জ চক্র—এবং এটি বাইরের টেস্টিং ল্যাব দ্বারা যাচাই করা হয়েছে।
এই অগ্রিম সম্পর্কে আরও জানতে এবং যেখানে লিথিয়াম ধাতু ব্যবহার করা যেতে পারে, আমরা এর প্রতিষ্ঠাতা রিচার্ড ওয়াং এর সাথে কথা বলেছি। কিউবার্গব্যাটারি দৈত্যের একটি সহায়ক প্রতিষ্ঠান নর্থভোল্ট.
ধাতু যাচ্ছে
বিদ্যমান লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ইলেক্ট্রোড উপাদান রয়েছে যা লিথিয়াম আয়ন বা পরমাণুগুলিকে তাদের কাঠামোর ফাঁক এবং পকেটে সংরক্ষণ করতে সক্ষম। লিথিয়াম-ধাতু ব্যাটারি পরিবর্তে শুধুমাত্র একটি ইলেক্ট্রোডে লিথিয়ামের একটি স্তর তৈরি করে, স্টোরেজ উপাদান থেকে মুক্তি পায়, যা ওজন এবং ভলিউমকে বাঁচায়। বিদ্যমান লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায়, এটি একটি ছোট বা হালকা-ওজন ব্যাটারিতে একই পরিমাণ চার্জ সংরক্ষণ করবে।
এখনও অবধি, যদিও, লিথিয়াম-ধাতু ব্যাটারি সীমিত আয়ুষ্কালের প্রবণতা রয়েছে। সমস্যার অংশটি একাধিক চার্জ/ডিসচার্জ চক্রের সময় লিথিয়াম জমার অসম গঠন থেকে আসে। এর ফলে ডেনড্রাইট নামক ধাতব কাঁটা তৈরি হতে পারে যা ব্যাটারির অন্যান্য উপাদানের ক্ষতি করতে পারে এবং সম্ভাব্য বৈদ্যুতিক শর্টস তৈরি করতে পারে। একটি দ্বিতীয় সমস্যা হল যে লিথিয়াম ধাতু বেশ প্রতিক্রিয়াশীল এবং ব্যাটারির ইলেক্ট্রোলাইটের রাসায়নিকগুলির সাথে সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়া সহ্য করতে পারে।
প্রতিক্রিয়াগুলি নিজেই ইলেক্ট্রোলাইটকে হ্রাস করতে পারে। কিন্তু তারা ইলেক্ট্রোডকে এমন উপকরণ দিয়েও আবরণ করতে পারে যা একটি অভিন্ন লিথিয়াম আবরণ তৈরি করা কঠিন করে তোলে, একটি স্ব-শক্তিশালী সমস্যা তৈরি করে। “এই সমস্ত নতুন পৃষ্ঠ আপনার ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে প্রতিক্রিয়া জানাবে এবং ইন্টারফেসে বিভিন্ন ধরণের উপকরণ তৈরি করবে,” ওয়াং আর্সকে বলেছেন। “এবং তারপরে সেই উপকরণগুলি অ-ইউনিফর্ম পদ্ধতিতেও গঠনের প্রবণতা রয়েছে, এবং হতে পারে এর কিছু অংশ অন্তরক হয়ে যায়, অন্যান্য অংশগুলি উন্মোচিত হয় এবং তারপরে আপনি আরও বেশি করে অ-অভিন্নতা পেতে পারেন।”
তাহলে আপনি কিভাবে এটি প্রতিরোধ করবেন? প্রতিষ্ঠার পর থেকে, কিউবার্গ ইলেক্ট্রোলাইটের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে। কোম্পানিটি তার ইলেক্ট্রোলাইটের ভিত্তি হিসাবে একটি আয়নিক তরল ব্যবহার করছে। ওয়াং এটিকে একটি আয়নিক লবণ হিসাবে বর্ণনা করেছেন যা ঘরের তাপমাত্রায় গলিত হয় (যদিও আয়নগুলি প্রায়শই উপাদানের পরিবর্তে জৈব রাসায়নিক হয়)। এগুলি পূর্বে চেষ্টা করা হয়েছে তবে এটি খুব সান্দ্র হতে থাকে, যা লিথিয়াম আয়নগুলির চলাচলে হস্তক্ষেপ করে। এটি এড়াতে সাহায্য করার জন্য, কিউবার্গ সান্দ্রতা কমাতে এবং স্থিতিশীলতা উন্নত করতে অতিরিক্ত রাসায়নিক (এগুলির মধ্যে একটি হল একটি জৈব রাসায়নিক যা ইথার নামে পরিচিত) মিশ্রিত করে।
যদিও এই মিশ্রণটি এখনও লিথিয়াম ধাতুর সাথে প্রতিক্রিয়া দেখাতে পারে, এটি করার সময় এটি কম সমস্যা সৃষ্টি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। “অন্য মূল বিষয় হল, আপনি কীভাবে প্রতিক্রিয়াশীলতাকে উপযোগী করবেন যাতে এটি যখন প্রতিক্রিয়া দেখায়, তখন আপনি এই ধরণের প্রতিরক্ষামূলক, অভিন্ন পৃষ্ঠ পান,” ওয়াং বলেছিলেন।
ফলাফল কি? এক জন্য, একটি উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ চার্জ ঘনত্ব. যদিও বর্তমান অনেক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব 270 ওয়াট-ঘন্টা/কিলোগ্রাম, কিউবার্গের প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে একটি পাউচ সেল 380 Wh/kg হিট করে, যা 40 শতাংশ বৃদ্ধি পায়। যখন একটি স্বাধীন ল্যাব ব্যাটারিটিকে এক ঘন্টার ডিসচার্জ এবং দুই ঘন্টা চার্জ করার একটি চক্রে রাখে, তখন এটি দেখতে পায় যে ব্যাটারিটি তার মূল ক্ষমতার 80 শতাংশে নেমে যাওয়ার জন্য 670 চক্রের বেশি সময় নিয়েছে। তুলনা করার জন্য, অনেক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি 500-চক্রের জীবনকাল লক্ষ্য করে।
ওয়াং উল্লেখ করেছেন যে এই পরীক্ষাটি পুরো চক্র জুড়ে একটি ধ্রুবক চার্জিং হার ব্যবহার করে, যখন অনেক ব্যাটারি এখন একটি অপ্টিমাইজড চার্জিং রুটিন ব্যবহার করে যা ব্যাটারিটি সম্পূর্ণরূপে চার্জ করার কতটা কাছাকাছি তার উপর ভিত্তি করে হারকে পরিবর্তন করে। যেহেতু একটি সমান লিথিয়াম-ধাতু স্তর তৈরি করা ইলেক্ট্রোডে জমা হওয়া লিথিয়াম চার্জ ক্যারিয়ারের পরিমাণের জন্য খুব সংবেদনশীল, তাই সম্ভবত আরও ভাল কর্মক্ষমতা অর্জন করা যেতে পারে।
