কর্মক্ষমতা, খরচ বা নিরাপত্তা বিবেচনা নির্বিশেষে, অল-সলিড-স্টেট রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলি জীবাশ্ম শক্তি প্রতিস্থাপন করতে এবং অবশেষে নতুন শক্তির যানবাহনের রাস্তা উপলব্ধি করার জন্য সর্বোত্তম পছন্দ।
LiCoO2, LiMn2O4 এবং LiFePO4-এর মতো ক্যাথোড উপাদানের উদ্ভাবক হিসাবে, গুডেনাফ এর ক্ষেত্রে সুপরিচিতলিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিএবং সত্যিই "লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জনক"।
নেচার ইলেক্ট্রনিক্সের একটি সাম্প্রতিক প্রবন্ধে, জন বি. গুডেনাফ, যিনি 96 বছর বয়সী, রিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির আবিষ্কারের ইতিহাস পর্যালোচনা করেছেন এবং সামনের পথ দেখান।
1970-এর দশকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে তেল সংকট দেখা দেয়।তেল আমদানির উপর তার অত্যধিক নির্ভরতা উপলব্ধি করে, সরকার সৌর ও বায়ু শক্তির বিকাশের জন্য একটি বড় প্রচেষ্টা শুরু করে।সৌর এবং বায়ু শক্তির মাঝে মাঝে প্রকৃতির কারণে,রিচার্জেবল ব্যাটারিঅবশেষে এই পুনর্নবীকরণযোগ্য এবং পরিচ্ছন্ন শক্তির উত্সগুলি সংরক্ষণ করার জন্য প্রয়োজন ছিল।
রিভার্সিবল চার্জিং এবং ডিসচার্জিং এর চাবিকাঠি হল রাসায়নিক বিক্রিয়ার রিভার্সিবিলিটি!
সেই সময়ে, বেশিরভাগ নন-রিচার্জেবল ব্যাটারি লিথিয়াম নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড এবং জৈব ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করত।রিচার্জেবল ব্যাটারি অর্জনের জন্য, সবাই স্তরযুক্ত ট্রানজিশন মেটাল সালফাইড ক্যাথোডে লিথিয়াম আয়নগুলির বিপরীতমুখী এম্বেডিংয়ের কাজ শুরু করে।এক্সনমোবিলের স্ট্যানলি হুইটিংহাম আবিষ্কার করেছেন যে ক্যাথোড উপাদান হিসাবে স্তরযুক্ত TiS2 ব্যবহার করে ইন্টারক্যালেশন কেমিস্ট্রির মাধ্যমে রিভার্সিবল চার্জিং এবং ডিসচার্জিং অর্জন করা যেতে পারে, ডিসচার্জ পণ্যটি LiTiS2।
1976 সালে উইটিংহাম দ্বারা বিকশিত এই কোষটি ভাল প্রাথমিক দক্ষতা অর্জন করেছিল।যাইহোক, চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের বেশ কয়েকটি পুনরাবৃত্তির পরে, কোষের ভিতরে লিথিয়াম ডেনড্রাইট তৈরি হয়, যা নেতিবাচক থেকে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডে পরিণত হয়, একটি শর্ট সার্কিট তৈরি করে যা ইলেক্ট্রোলাইটকে জ্বালাতে পারে।এই প্রচেষ্টা আবার ব্যর্থতায় পর্যবসিত!
এদিকে, গুডেনাফ, যিনি অক্সফোর্ডে চলে এসেছিলেন, কাঠামো পরিবর্তনের আগে স্তরযুক্ত LiCoO2 এবং LiNiO2 ক্যাথোড উপকরণ থেকে কতটা লিথিয়াম ডি-এমবেড করা যেতে পারে তা তদন্ত করছিলেন।শেষ পর্যন্ত, তারা ক্যাথোড উপাদান থেকে অর্ধেকেরও বেশি লিথিয়ামের বিপরীতমুখী ডি-এমবেডিং অর্জন করেছে।
এই গবেষণাটি শেষ পর্যন্ত AsahiKasei-এর আকিরা ইয়োশিনোকে প্রথম প্রস্তুত করতে গাইড করেছিলরিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি: ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে LiCoO2 এবং ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে গ্রাফিটিক কার্বন।এই ব্যাটারিটি সনির প্রথম দিকের সেল ফোনগুলিতে সফলভাবে ব্যবহার করা হয়েছিল।
খরচ কমাতে এবং নিরাপত্তা উন্নত করার জন্য।ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে কঠিন সহ অল-সলিড রিচার্জেবল ব্যাটারি ভবিষ্যতের বিকাশের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক বলে মনে হচ্ছে।
1960-এর দশকের গোড়ার দিকে, ইউরোপীয় রসায়নবিদরা লিথিয়াম আয়নগুলিকে স্তরযুক্ত ট্রানজিশন ধাতব সালফাইড পদার্থে বিপরীতমুখী এমবেডিং নিয়ে কাজ করেছিলেন।সেই সময়ে, রিচার্জেবল ব্যাটারির জন্য স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোলাইটগুলি ছিল প্রধানত শক্তিশালী অম্লীয় এবং ক্ষারীয় জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট যেমন H2SO4 বা KOH।কারণ, এই জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটগুলিতে, H+ ভাল ডিফিউসিভিটি রয়েছে।
সেই সময়ে, সবচেয়ে স্থিতিশীল রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলি ক্যাথোড উপাদান হিসাবে স্তরযুক্ত NiOOH এবং ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে একটি শক্তিশালী ক্ষারীয় জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট দিয়ে তৈরি করা হয়েছিল।h+ বিপরীতভাবে স্তরযুক্ত NiOOH ক্যাথোডে সংযুক্ত করে Ni(OH)2 গঠন করতে পারে।সমস্যাটি ছিল যে জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট ব্যাটারির ভোল্টেজকে সীমিত করেছিল, যার ফলে শক্তির ঘনত্ব কম ছিল।
1967 সালে, ফোর্ড মোটর কোম্পানির জোসেফ কুমার এবং নিলওয়েবার আবিষ্কার করেন যে Na+ 300 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে সিরামিক ইলেক্ট্রোলাইটে ভাল বিচ্ছুরণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে।তারপরে তারা একটি Na-S রিচার্জেবল ব্যাটারি আবিষ্কার করেছিল: নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হিসাবে গলিত সোডিয়াম এবং ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে কার্বন ব্যান্ড ধারণকারী গলিত সালফার।ফলস্বরূপ, তারা একটি Na-S রিচার্জেবল ব্যাটারি আবিষ্কার করেছিল: নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হিসাবে গলিত সোডিয়াম, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে একটি কার্বন ব্যান্ডযুক্ত গলিত সালফার এবং ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে একটি কঠিন সিরামিক।যাইহোক, 300°C এর অপারেটিং তাপমাত্রা এই ব্যাটারিটিকে বাণিজ্যিকীকরণ করা অসম্ভব বলে ধ্বংস করেছে।
1986 সালে, Goodenough NASICON ব্যবহার করে ডেনড্রাইট জেনারেশন ছাড়াই একটি অল-সলিড-স্টেট রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারি উপলব্ধি করেন।বর্তমানে, NASICON-এর মতো সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইটের উপর ভিত্তি করে অল-সলিড-স্টেট রিচার্জেবল লিথিয়াম এবং সোডিয়াম ব্যাটারি বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে।
2015 সালে, পোর্তো বিশ্ববিদ্যালয়ের মারিয়াহেলেনা ব্রাগা লিথিয়াম এবং সোডিয়াম আয়ন পরিবাহিতা সহ একটি অন্তরক ছিদ্রযুক্ত অক্সাইড কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট প্রদর্শন করেছিলেন যা বর্তমানে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত জৈব ইলেক্ট্রোলাইটের সাথে তুলনীয়।
সংক্ষেপে, কর্মক্ষমতা, খরচ বা নিরাপত্তা বিবেচনা নির্বিশেষে, অল-সলিড-স্টেট রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলি জীবাশ্ম শক্তি প্রতিস্থাপন করতে এবং অবশেষে নতুন শক্তির গাড়ির রাস্তা উপলব্ধি করার জন্য সেরা পছন্দ!
পোস্টের সময়: আগস্ট-25-2022