পরবর্তী প্রজন্মের লিথিয়াম ব্যাটারিতে একটি নতুন ধরনের সীসা ভিত্তিক অ্যানোড ব্যবহার করা হবে

লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি স্মার্টফোন থেকে ল্যাপটপ থেকে বৈদ্যুতিক যানবাহন সব ডিভাইসের জন্য শক্তি প্রদান করে। বিশ্বজুড়ে বিজ্ঞানীরা এই এবং অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আরও ভাল ব্যাটারি তৈরি করতে নতুন এবং উন্নত উপাদানগুলির সন্ধান করছেন৷

ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি (DOE) এর Argonne ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির বিজ্ঞানীরা সীসা এবং কার্বনের মতো কম খরচের উপকরণ ব্যবহার করে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য ডিজাইন করা একটি নতুন ইলেক্ট্রোড রিপোর্ট করেছেন। এই গুরুত্বপূর্ণ আবিষ্কারের অবদানকারীদের মধ্যে নর্থওয়েস্টার্ন ইউনিভার্সিটি, ব্রুকহেভেন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি এবং উলসান ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএনআইএসটি) এর বিজ্ঞানীরাও অন্তর্ভুক্ত।

আর্গোন ইউনিভার্সিটির কেমিক্যাল সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং (সিএসই) এর প্রধান লেখক এবং পদার্থ বিজ্ঞানী ইউংজে লি বলেছেন, "আমাদের গবেষণায় কম খরচে, উচ্চ-কর্মক্ষমতা এবং টেকসই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ডিজাইন করার জন্য উত্তেজনাপূর্ণ প্রভাব রয়েছে যা হাইব্রিডের জন্য শক্তি সরবরাহ করতে পারে। এবং সমস্ত বৈদ্যুতিক যানবাহন।"

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কাজের নীতি হল চার্জ করার সময় অ্যানোডে লিথিয়াম আয়ন ঢোকানো এবং ডিসচার্জের সময় তাদের অপসারণ করা। বর্তমান গ্রাফাইট অ্যানোড হাজার হাজার এই ধরনের চার্জ ডিসচার্জ চক্রের মধ্য দিয়ে যেতে পারে, কিন্তু শক্তি সঞ্চয়ের ক্ষমতার ক্ষেত্রে এটি তার সীমাতে পৌঁছেছে বলে মনে হয়।

লি বলেছেন, "আমরা একটি অ্যানোড উপাদান হিসাবে গ্রাফাইটের বিকল্প হিসাবে সীসা অধ্যয়ন করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি। সীসা বিশেষভাবে আকর্ষণীয় কারণ এটি সস্তা এবং সস্তা উভয়ই। উপরন্তু, গাড়ির জন্য সহায়ক শক্তি প্রদানকারী সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির দীর্ঘ ইতিহাসের কারণে। , এটির একটি সম্পূর্ণ সরবরাহ শৃঙ্খল রয়েছে এবং এটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে সবচেয়ে পুনর্ব্যবহৃত উপকরণগুলির মধ্যে একটি, বর্তমান সীসা পুনরুদ্ধারের হার 99%।"

লি যোগ করেছেন, "আমাদের নতুন অ্যানোড বর্তমানে সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারি উত্পাদন এবং পুনর্ব্যবহারযোগ্য বৃহৎ শিল্পের জন্য রাজস্বের একটি নতুন উত্স সরবরাহ করতে পারে।"

দলের অ্যানোডটি একটি সাধারণ সীসা প্লেট নয়, তবে জটিল কাঠামো সহ অগণিত মাইক্রোস্কোপিক কণা: একটি কার্বন ম্যাট্রিক্সে এমবেড করা সীসা ন্যানো পার্টিকেল এবং সীসা অক্সাইডের একটি পাতলা শেল দ্বারা বেষ্টিত। যদিও এই কাঠামোটি জটিল শোনাচ্ছে, দলটি একটি সহজ, কম খরচে উত্পাদন পদ্ধতি উদ্ভাবন করেছে।

"আমাদের পদ্ধতিতে কার্বন পাউডারের সাথে বড় সীসা অক্সাইড কণাগুলিকে মিশ্রিত করা এবং কাঙ্ক্ষিত কোর-শেল কাঠামোর সাথে মাইক্রোস্কোপিক কণাগুলি তৈরি না হওয়া পর্যন্ত কয়েক ঘন্টার জন্য দোদুল্যমান করা জড়িত," ক্রিস্টোফার জনসন ব্যাখ্যা করেছেন, প্রকল্পের প্রধান গবেষক এবং আর্গোনে, CSE-এর অসামান্য গবেষক৷

100 টিরও বেশি চার্জ ডিসচার্জ চক্র সহ পরীক্ষাগার ব্যাটারিতে পরিচালিত পরীক্ষাগুলি দেখিয়েছে যে নতুন সীসা ভিত্তিক ন্যানোকম্পোজিট অ্যানোডের শক্তি সঞ্চয় ক্ষমতা বর্তমান গ্রাফাইট অ্যানোডের দ্বিগুণ (একই ওজনের জন্য প্রমিত)। সাইক্লিং প্রক্রিয়া চলাকালীন স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা সম্ভব, কারণ ছোট কণার আকার চাপ কমাতে পারে, যখন কার্বন ম্যাট্রিক্স প্রয়োজনীয় পরিবাহিতা প্রদান করে এবং সাইক্লিং প্রক্রিয়া চলাকালীন ভলিউম প্রসারণের ক্ষতি রোধ করতে বাফার হিসাবে কাজ করে। গবেষণা দলটি আরও খুঁজে পেয়েছে যে স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোলাইটে অল্প পরিমাণে ফ্লুরোইথাইল কার্বনেট যোগ করা উল্লেখযোগ্যভাবে কর্মক্ষমতা উন্নত করে।

গবেষকরা ডিওই সায়েন্স ইউজার ফ্যাসিলিটি অফিস আর্গোনাতে অবস্থিত শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয় দ্বারা পরিচালিত জিওসোয়েলএনভিরো অ্যাডভান্সড রেডিয়েশন সোর্স সেন্টারে (জিএসইসিএআরএস) অ্যানোডের চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়ন করেছেন৷ সিঙ্ক্রোট্রন এক্স-রে ডিফ্র্যাকশনের মাধ্যমে, তারা চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড পদার্থের ফেজ ট্রানজিশন ট্র্যাক করতে সক্ষম হয়। নর্থওয়েস্টার্ন ইউনিভার্সিটির পারমাণবিক এবং ন্যানোস্কেল ক্যারেক্টারাইজেশন সেন্টার এবং ব্রুকহেভেনের ডিওই ব্যবহারকারী সুবিধা ন্যাশনাল সিঙ্ক্রোট্রন লাইট সোর্স II দ্বারা সংগৃহীত ফলাফলের সাথে মিলিত এই বৈশিষ্ট্যগুলি, চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় সীসা এবং লিথিয়াম আয়নের মধ্যে যে বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে তা প্রকাশ করে, যা ছিল পূর্বে অজানা।

লি বলেন, "সীসা এবং সিলিকন অ্যানোডের মধ্যে প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া বোঝার জন্য এই মৌলিক অন্তর্দৃষ্টি গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।"

পরবর্তী প্রজন্মের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য সিলিকন অ্যানোড হল আরেকটি কম খরচের এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতার পছন্দ।

জনসন বলেন, "আমাদের আবিষ্কার এই ইলেক্ট্রোড উপাদানের বর্তমান বোঝার চ্যালেঞ্জ করে।" আমাদের আবিষ্কারটি কম খরচে, পরিবহনের জন্য উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন অ্যানোড উপকরণ এবং স্থির শক্তি সঞ্চয়স্থান যেমন পাওয়ার গ্রিডের জন্য ব্যাকআপ পাওয়ার উত্সগুলির জন্য ডিজাইন করার জন্য উত্তেজনাপূর্ণ প্রভাব প্রদান করে। "

দলের গবেষণাপত্রটি সম্প্রতি প্রকাশিত অ্যাডভান্সড ফাংশনাল ম্যাটেরিয়ালসে প্রকাশিত হয়েছিল।