বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইসের দ্রুত অগ্রগতি অতি-দ্রুত চার্জিং ক্ষমতাসম্পন্ন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্রমবর্ধমান চাহিদাকে উৎসাহিত করেছে। তা সত্ত্বেও, বর্তমান লিথিয়াম-আয়ন রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলো দ্রুত চার্জিং প্রক্রিয়ার সময় মারাত্মক শক্তি হ্রাসের শিকার হয় এবং এমনকি এর ফলে মারাত্মক ব্যর্থতাও ঘটতে পারে, যা নিরাপত্তা ঝুঁকি বাড়িয়ে তোলে। এর প্রধান কারণ হলো অ্যানোড-ইলেকট্রোলাইট সংযোগস্থলে তড়িৎ-রাসায়নিক অস্থিতিশীলতা, যা ব্যাটারির পৃষ্ঠে ক্ষতিকর ধাতব-লিথিয়ামের অধঃক্ষেপণ এবং দুর্বল তাপীয় স্থিতিশীলতাকে উদ্দীপ্ত করে।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, অতিরিক্ত লিথিয়াম জমা হওয়া এবং অস্থিতিশীল সলিড-ইলেকট্রোলাইট ইন্টারফেজ (SEI) স্তর গঠন প্রতিরোধ করার জন্য উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যানোড উপাদানগুলি অত্যন্ত সম্ভাবনাময় বিকল্প হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে। এই সুবিধাগুলি থাকা সত্ত্বেও, অত্যাধুনিক উপাদানগুলি এখনও অসন্তোষজনক আয়নিক পরিবাহিতা এবং তাপীয় স্থিতিশীলতার কারণে সীমাবদ্ধ, যা বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতাকে দুর্বল করে দেয়।
বিদেশী গণমাধ্যমের প্রতিবেদন অনুসারে, এই সমস্যাগুলো সমাধানের জন্য, সিউল ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির সহযোগী অধ্যাপক ডংউক হানের নেতৃত্বে একটি গবেষক দল NASICON-ধরণের কাঠামোযুক্ত একটি অফ-স্টোইকিওমেট্রিক (OS) লিথিয়াম টাইটানিয়াম ফসফেট অ্যানোড উপাদান তৈরি করেছে। এই উপাদানটি তার অসাধারণ কাঠামোগত এবং তাপীয় স্থিতিশীলতার জন্য সুপরিচিত। এই নকশাটি সক্রিয়-উপাদানের কণাগুলোর পৃষ্ঠের নীচে স্বতঃস্ফূর্ত দশা রূপান্তর ঘটাতে পারে, যা গতিগত সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে স্থিতিশীল দ্রুত-চার্জিং কর্মক্ষমতা অর্জন করে।
প্রাসঙ্গিক গবেষণার ফলাফল ‘অ্যাডভান্সড ফাংশনাল মেটেরিয়ালস’ জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
ত্বরান্বিত আয়ন পরিবহনের জন্য পৃষ্ঠতল পরিবর্তন
লিথিয়াম টাইটানিয়াম ফসফেট (LTP) একটি সোডিয়াম-সুপার-আয়নিক-কন্ডাক্টর (NASICON)-ধরণের কাঠামো ধারণ করে, যা অসামান্য গাঠনিক ও তাপীয় স্থিতিশীলতার পাশাপাশি দ্রুত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাপন পথ তৈরি করে। এর পূর্ণ সম্ভাবনাকে কাজে লাগানোর জন্য, গবেষকরা একটি অফ-স্টোইকিওমেট্রিক নকশা কৌশল গ্রহণ করেছেন এবং ইচ্ছাকৃতভাবে টাইটানিয়ামের (Ti) তুলনায় ফসফরাসের (P) অনুপাত বাড়িয়েছেন। এই ধরনের টাইটানিয়াম-ঘাটতিযুক্ত গঠন LTP কণার পৃষ্ঠের কাছাকাছি টাইটানিয়াম ফসফেট (TPO) ডোমেইন তৈরি করে।
এই TPO-সমৃদ্ধ অঞ্চলগুলো উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন গতিশীল চ্যানেল হিসেবে কাজ করে, যা অ্যানোড-ইলেকট্রোলাইট ইন্টারফেস জুড়ে লিথিয়াম-আয়ন পরিবহনের জন্য শক্তির বাধা কমায় এবং কণার পৃষ্ঠের কাছাকাছি দ্রুত আয়ন-স্থানান্তর পথ তৈরি করে। এছাড়াও, TPO কাঠামোর মধ্যে থাকা অত্যন্ত নমনীয় P-O-P বন্ধনগুলো দ্রুত চার্জিং চক্রের সময় আয়তনের পরিবর্তনের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার জন্য কাঠামোগত নমনীয়তা প্রদান করে এবং NASICON-ধরণের কাঠামোকে অপরিবর্তনীয় ক্ষতি থেকে রক্ষা করে।
দ্রুত চার্জিং পরিস্থিতিতেও শক্তিশালী কর্মক্ষমতা
তদনুসারে, রেট-ক্যাপাবিলিটি পরীক্ষায়—যা দ্রুত চার্জিং ক্ষমতা মূল্যায়নের একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক—ওএস-এলটিপি-কার্বন (ওএস-এলটিপি/সি) কম্পোজিট অ্যানোডটি ১০সি চার্জিং রেটে তার প্রাথমিক ক্ষমতার এক উল্লেখযোগ্য ৮৬% ধরে রেখেছিল, অপরদিকে সাধারণ এলটিপি/সি কম্পোজিট অ্যানোডের ক্ষমতা মারাত্মকভাবে হ্রাস পেয়েছিল।
এই উপাদানটি ২৫০টিরও বেশি চক্রের পরেও চমৎকার সাইক্লিং স্থিতিশীলতা প্রদান করে। পূর্ণ-কোষ কনফিগারেশনগুলোও একইভাবে দুর্দান্ত রেট পারফরম্যান্স এবং উচ্চ-ভোল্টেজ ক্যাথোডগুলির সাথে ব্যাপক সামঞ্জস্যতা প্রদর্শন করে।
নিরাপদ ব্যাটারির দিকে একটি বিস্তৃত পথ
“আমাদের পদ্ধতি দ্রুত চার্জিং ব্যাটারির নকশার জন্য একটি সম্পূর্ণ নতুন দৃষ্টান্ত তৈরি করে, এবং এটি অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারিসহ ভবিষ্যতের একাধিক শক্তি-সংরক্ষণ ব্যবস্থায় ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা যেতে পারে,” হান উল্লেখ করেন। “এই নকশা কৌশলটি চার্জিংয়ের সময় কমিয়ে, নিরাপত্তা বাড়িয়ে এবং নবায়নযোগ্য শক্তির পাওয়ার গ্রিডকে সমর্থন জুগিয়ে বৈদ্যুতিক যানবাহনগুলোকে আরও বেশি ব্যবহারিক করে তুলতে পারে।”
উপসংহারে, এই অফ-স্টোইকিওমেট্রিক নকশা কৌশলটি রিচার্জেবল ব্যাটারির অন্যতম প্রধান একটি প্রতিবন্ধকতার সমাধান করে এবং বাণিজ্যিকভাবে প্রস্তুত অতি-দ্রুত চার্জিং শক্তি-সঞ্চয় প্রযুক্তির জন্য একটি সম্ভাবনাময় পন্থা প্রদান করে।
পোস্ট করার সময়: ০৭-আগস্ট-২০২৬