লিথিয়াম আয়ন প্রযুক্তিতে যুগান্তকারী গবেষণা, আর নয় ঘনঘন ব্যাটারি পরিবর্তন
লিথিয়াম-আয়ন বা লি-আয়ন ব্যাটারিকে আরও দীর্ঘস্থায়ী করে তোলার অনন্য এক উপায় খুঁজে পেয়েছেন আমেরিকার টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয় ডালাসের একদল গবেষক। গবেষণায় তাঁরা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত লিথিয়াম নিকেল অক্সাইড (LiNiO₂) রাসায়নিক যৌগটি কেন ক্ষয়প্রাপ্ত হয় তার মূল কারণ বের করতে পেরেছেন। গুরুত্বপূর্ণ এই গবেষণাটির বিস্তারিত সম্প্রতি প্রকাশিত হয়েছে বিজ্ঞানবিষয়ক পিয়ার-রিভিউড জার্নাল অ্যাডভান্সড এনার্জি ম্যাটেরিয়ালসে।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কার্যপ্রণালী
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি হচ্ছে বহুল ব্যবহৃত এক প্রকার রিচার্জেবল ব্যাটারি। এতে থাকা লিথিয়াম আয়নগুলো চার্জিং ও ডিসচার্জিংয়ের সময় অ্যানোড (নেগেটিভ ইলেকট্রোড) ও ক্যাথোড (ধনাত্মক ইলেকট্রোড) এর মধ্যে চলাচল করে। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ক্যাথোড হিসেবে ব্যবহৃত হয় লিথিয়াম নিকেল অক্সাইড (LiNiO₂)।
গবেষণার ফলাফল
গবেষকরা লিথিয়াম নিকেল অক্সাইডকে (LiNiO₂) স্থিতিশীল করার নতুন কৌশল বের করতে পেরেছেন, যার কল্যাণে ব্যবহারকারীরা ঘন ঘন ব্যাটারি পরিবর্তনের ঝামেলা থেকে মুক্তি পেতে পারেন। গবেষকরা কমপিউটেশনাল মডেলিং ব্যবহার করে চার্জিংয়ের চূড়ান্ত পর্যায়ে ঘটে যাওয়া পারমাণবিক-স্তরের প্রক্রিয়াগুলো বিশ্লেষণ করেছেন।
সমস্যার মূল কারণ
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির স্থায়িত্ব কমে যাওয়ার প্রধান তিনটি কারণ হলো:
- অপরিবর্তনীয় ফেজ ট্রানজিশন (রুপান্তর): চার্জিং সাইকেলের সময় ম্যাটেরিয়ালগুলো আভ্যন্তরীণ গঠনগত পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়, যা ব্যাটারির সক্ষমতাকে হ্রাস করে।
- ক্যাশন মিক্সিং: চার্জিং সাইকেলের সময় আয়নগুলো নিজেদের মধ্যে অবস্থান পরিবর্তন করে, ফলে কাঠামোতে বিঘ্ন ঘটে।
- অক্সিজেনের ক্ষয়: কিছু ক্যাথোড ম্যাটেরিয়াল চার্জিংয়ের সময় অক্সিজেন পরমাণু হারাতে পারে, যা কাঠামোগত অস্থিতিশীলতা তৈরি করে।
গবেষকদের ভবিষ্যৎ পরিকল্পনা
গবেষকরা লিথিয়াম নিকেল অক্সাইডের কাঠামোকে শক্তিশালী করতে পজিটিভ চার্জসমৃদ্ধ ক্যাশন বা মেটাল আয়ন নিয়ে আসার প্রস্তাব করেছেন। এই ক্যাশনগুলো ম্যাটেরিয়ালের কাঠামোতে ‘পিলার’ হিসেবে কাজ করবে, ফলে ম্যাটেরিয়ালগুলো আরো শক্তিশালী হবে এবং ক্ষয়রোধ করা সম্ভব হবে।
টেক্সাস বিশ্ববিদ্যালয়ের ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স ও ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের প্রসেফর ডক্টর কিয়ংজায়ে চো বলেন, “লিথিয়াম নিকেল অক্সাইড (LiNiO₂) দিয়ে তৈরি ব্যাটারি ক্ষয়প্রাপ্ত হওয়ার সমস্যাটি কয়েক দশক ধরেই বিদ্যমান, কিন্তু এর মূল কারণ ভালোভাবে নির্ণয় করা যাচ্ছিল না। এখন আমরা পরিষ্কার ধারণা পেয়েছি কেন এমনটা হয়।”
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির স্থায়িত্ব বাড়াতে গবেষকরা যে পথে এগোচ্ছেন, তা পরবর্তী প্রজন্মের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তৈরিতে তাৎপর্যপূর্ণ একটি পদক্ষেপ। গবেষকদের লক্ষ্য হচ্ছে ল্যাব-পর্যায়ে নতুন এই প্রযুক্তির ব্যাটারির উৎপাদন শুরু করা এবং ইন্ডাস্ট্রিতে সক্রিয় বিভিন্ন প্রতিষ্ঠানকে অংশীদার হিসেবে যুক্ত করা।
এভাবে, এক সময় ব্যক্তি পর্যায়ে ও শিল্পকারখানায় বিভিন্ন ইলেকট্রনিক যন্ত্রপাতিতে আরও দীর্ঘস্থায়ী ও উচ্চ সক্ষমতার ব্যাটারির দেখা পাওয়া যাবে, এমনটাই প্রত্যাশ
