সলিড-স্টেট ব্যাটারি: পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি রুট

সলিড-স্টেট ব্যাটারি: পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি রুট

14 মে, "দ্য কোরিয়া টাইমস" এবং অন্যান্য মিডিয়া রিপোর্ট অনুসারে, স্যামসাং বৈদ্যুতিক যানবাহন তৈরি করতে এবং হুন্ডাই বৈদ্যুতিক যানবাহনের জন্য পাওয়ার ব্যাটারি এবং অন্যান্য সংযুক্ত গাড়ির যন্ত্রাংশ সরবরাহ করতে Hyundai এর সাথে সহযোগিতা করার পরিকল্পনা করেছে৷ মিডিয়া ভবিষ্যদ্বাণী করে যে স্যামসাং এবং হুন্ডাই শীঘ্রই ব্যাটারি সরবরাহের বিষয়ে একটি অ-বাঁধাইমূলক সমঝোতা স্মারক স্বাক্ষর করবে। জানা গেছে যে Samsung তার সর্বশেষ সলিড-স্টেট ব্যাটারি Hyundai-তে চালু করেছে।

স্যামসাং-এর মতে, যখন এর প্রোটোটাইপ ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা হয়, তখন এটি একটি বৈদ্যুতিক গাড়িকে একবারে 800 কিলোমিটারের বেশি চলতে দেয়, যার ব্যাটারি চক্রের লাইফ 1,000 বারেরও বেশি। এর আয়তন একই ক্ষমতার লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে 50% ছোট। এই কারণে, সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলিকে আগামী দশ বছরে বৈদ্যুতিক গাড়ির জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত পাওয়ার ব্যাটারি হিসাবে বিবেচনা করা হয়।

2020 সালের মার্চের শুরুতে, স্যামসাং ইনস্টিটিউট ফর অ্যাডভান্সড স্টাডি (SAIT) এবং স্যামসাং রিসার্চ সেন্টার অফ জাপান (SRJ) "নেচার এনার্জি" ম্যাগাজিনে "সিলভার দ্বারা সক্ষম উচ্চ-শক্তি দীর্ঘ-সাইক্লিং অল-সলিড-স্টেট লিথিয়াম মেটাল ব্যাটারি" প্রকাশ করেছে। -কার্বন কম্পোজিট অ্যানোডস" সলিড-স্টেট ব্যাটারির ক্ষেত্রে তাদের সর্বশেষ বিকাশ চালু করেছে।

এই ব্যাটারি একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে, যা উচ্চ তাপমাত্রায় দাহ্য নয় এবং পাংচার শর্ট সার্কিট এড়াতে লিথিয়াম ডেনড্রাইটের বৃদ্ধিকেও বাধা দিতে পারে। এছাড়াও, এটি অ্যানোড হিসাবে একটি সিলভার-কার্বন (Ag-C) যৌগিক স্তর ব্যবহার করে, যা শক্তির ঘনত্বকে 900Wh/L-এ বৃদ্ধি করতে পারে, 1000-এরও বেশি চক্রের দীর্ঘ চক্র জীবন এবং একটি খুব উচ্চ কুলম্বিক দক্ষতা (চার্জ) এবং স্রাব দক্ষতা) 99.8%। এটি একটি একক অর্থপ্রদানের পরে ব্যাটারি চালাতে পারে। গাড়িটি 800 কিলোমিটার ভ্রমণ করেছিল।

যাইহোক, SAIT এবং SRJ যে কাগজটি প্রকাশ করেছে তারা Samsung SDI এর পরিবর্তে বৈজ্ঞানিক গবেষণা প্রতিষ্ঠান, যেটি প্রযুক্তির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। নিবন্ধটি শুধুমাত্র নতুন ব্যাটারির নীতি, গঠন এবং কর্মক্ষমতা স্পষ্ট করে। এটি প্রাথমিকভাবে বিচার করা হয়েছে যে ব্যাটারিটি এখনও পরীক্ষাগার পর্যায়ে রয়েছে এবং অল্প সময়ের মধ্যে ব্যাপকভাবে উত্পাদন করা কঠিন হবে৷

সলিড-স্টেট ব্যাটারি এবং ঐতিহ্যবাহী তরল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির মধ্যে পার্থক্য হল যে ইলেক্ট্রোলাইট এবং বিভাজকের পরিবর্তে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করা হয়। লিথিয়াম-ইন্টারক্যালেটেড গ্রাফাইট অ্যানোড ব্যবহার করার প্রয়োজন নেই। পরিবর্তে, ধাতব লিথিয়াম অ্যানোড হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যা অ্যানোড উপাদানের সংখ্যা হ্রাস করে। উচ্চতর শরীরের শক্তি ঘনত্ব (>350Wh/kg) এবং দীর্ঘ জীবন (>5000 চক্র), সেইসাথে বিশেষ ফাংশন (যেমন নমনীয়তা) এবং অন্যান্য প্রয়োজনীয়তা সহ পাওয়ার ব্যাটারি।

নতুন সিস্টেম ব্যাটারির মধ্যে রয়েছে সলিড-স্টেট ব্যাটারি, লিথিয়াম ফ্লো ব্যাটারি এবং মেটাল-এয়ার ব্যাটারি। তিনটি সলিড-স্টেট ব্যাটারির সুবিধা রয়েছে। পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট হল জৈব ইলেক্ট্রোলাইট, এবং অক্সাইড এবং সালফাইড হল অজৈব সিরামিক ইলেক্ট্রোলাইট।

গ্লোবাল সলিড-স্টেট ব্যাটারি কোম্পানিগুলোর দিকে তাকালে দেখা যায়, সেখানে স্টার্ট-আপ রয়েছে এবং আন্তর্জাতিক নির্মাতারাও রয়েছে। বিভিন্ন বিশ্বাসের সাথে কোম্পানিগুলি ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেমে একা, এবং প্রযুক্তি প্রবাহ বা একীকরণের কোন প্রবণতা নেই। বর্তমানে, কিছু প্রযুক্তিগত রুট শিল্পায়নের অবস্থার কাছাকাছি, এবং সলিড-স্টেট ব্যাটারির স্বয়ংক্রিয়করণের রাস্তা চলছে।

ইউরোপীয় এবং আমেরিকান কোম্পানি পলিমার এবং অক্সাইড সিস্টেম পছন্দ করে। ফরাসি কোম্পানি Bolloré পলিমার-ভিত্তিক সলিড-স্টেট ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণে নেতৃত্ব দিয়েছিল। 2011 সালের ডিসেম্বরে, 30kwh সলিড-স্টেট পলিমার ব্যাটারি + বৈদ্যুতিক ডাবল-লেয়ার ক্যাপাসিটর দ্বারা চালিত এর বৈদ্যুতিক যানবাহনগুলি শেয়ার্ড কার মার্কেটে প্রবেশ করেছিল, যা বিশ্বে প্রথমবার ছিল। ইভির জন্য বাণিজ্যিক সলিড-স্টেট ব্যাটারি।

Sakti3, একটি থিন-ফিল্ম অক্সাইড সলিড-স্টেট ব্যাটারি প্রস্তুতকারক, 2015 সালে ব্রিটিশ হোম অ্যাপ্লায়েন্স জায়ান্ট ডাইসন দ্বারা অধিগ্রহণ করা হয়েছিল। এটি পাতলা-ফিল্ম তৈরির খরচ এবং বড় আকারের উত্পাদনের অসুবিধার সাপেক্ষে, এবং কোনও ভর হয়নি একটি দীর্ঘ সময়ের জন্য উত্পাদন পণ্য।

সলিড-স্টেট ব্যাটারির জন্য ম্যাক্সওয়েলের পরিকল্পনা হল প্রথমে ছোট ব্যাটারি বাজারে প্রবেশ করা, 2020 সালে সেগুলিকে ব্যাপকভাবে উৎপাদন করা এবং 2022 সালে শক্তি সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে সেগুলি ব্যবহার করা। দ্রুত বাণিজ্যিক প্রয়োগের স্বার্থে, ম্যাক্সওয়েল প্রথমে আধা-প্রয়োগের জন্য বিবেচনা করতে পারেন। স্বল্প মেয়াদে কঠিন ব্যাটারি। তবুও, আধা-কঠিন ব্যাটারিগুলি আরও ব্যয়বহুল এবং প্রাথমিকভাবে বিশেষ চাহিদার ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, বড় আকারের অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে কঠিন করে তোলে।

নন-থিন-ফিল্ম অক্সাইড পণ্যগুলির চমৎকার সামগ্রিক কর্মক্ষমতা রয়েছে এবং বর্তমানে এটি বিকাশে জনপ্রিয়। তাইওয়ান হুইনেং এবং জিয়াংসু কিংদাও উভয়ই এই ট্র্যাকের সুপরিচিত খেলোয়াড়।

জাপানি এবং কোরিয়ান কোম্পানিগুলি সালফাইড সিস্টেমের শিল্পায়ন সমস্যা সমাধানের জন্য আরও প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। টয়োটা এবং স্যামসাং-এর মতো প্রতিনিধি সংস্থাগুলি তাদের স্থাপনার গতি বাড়িয়েছে। সালফাইড সলিড-স্টেট ব্যাটারি (লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি) তাদের উচ্চ শক্তির ঘনত্ব এবং কম খরচের কারণে প্রচুর বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে। তার মধ্যে টয়োটার প্রযুক্তি সবচেয়ে উন্নত। এটি অ্যাম্পিয়ার-স্তরের ডেমো ব্যাটারি এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স প্রকাশ করেছে। একই সময়ে, তারা একটি বড় ব্যাটারি প্যাক প্রস্তুত করতে ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে উচ্চতর কক্ষ তাপমাত্রা পরিবাহিতা সহ এলজিপিএস ব্যবহার করেছে।

জাপান একটি দেশব্যাপী গবেষণা ও উন্নয়ন কর্মসূচি চালু করেছে। সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল জোট হল টয়োটা এবং প্যানাসনিক (টয়োটাতে প্রায় 300 জন প্রকৌশলী সলিড-স্টেট ব্যাটারি তৈরিতে জড়িত)। এটি বলেছে যে এটি পাঁচ বছরের মধ্যে সলিড-স্টেট ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণ করবে।

Toyota এবং NEDO দ্বারা বিকশিত অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণ পরিকল্পনাটি বিদ্যমান LIB-আনন্দিত এবং ক্ষতিকারক উপকরণ ব্যবহার করে অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারি (প্রথম-প্রজন্মের ব্যাটারি) বিকাশের মাধ্যমে শুরু হয়। এর পরে, এটি শক্তির ঘনত্ব (পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি) বাড়ানোর জন্য নতুন ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উপকরণ ব্যবহার করবে। টয়োটা 2022 সালে সলিড-স্টেট বৈদ্যুতিক যানবাহনের প্রোটোটাইপ তৈরি করবে বলে আশা করা হচ্ছে, এবং এটি 2025 সালে কিছু মডেলে সলিড-স্টেট ব্যাটারি ব্যবহার করবে। 2030 সালে, ব্যাপক উত্পাদন অ্যাপ্লিকেশন অর্জনের জন্য শক্তির ঘনত্ব 500Wh/kg-এ পৌঁছাতে পারে।

পেটেন্টের দৃষ্টিকোণ থেকে, সলিড-স্টেট লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য শীর্ষ 20 পেটেন্ট আবেদনকারীদের মধ্যে, জাপানী কোম্পানিগুলি 11 জনের জন্য দায়ী। টয়োটা সবচেয়ে বেশি আবেদন করেছে, দ্বিতীয় প্যানাসনিকের চেয়ে 1,709 গুণ 2.2-এ পৌঁছেছে। শীর্ষ 10টি কোম্পানি সব জাপানি এবং দক্ষিণ কোরিয়ার, যার মধ্যে 8টি জাপানের এবং 2টি দক্ষিণ কোরিয়ার।

পেটেন্টের বৈশ্বিক পেটেন্ট বিন্যাসের দৃষ্টিকোণ থেকে, জাপান, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, চীন, দক্ষিণ কোরিয়া এবং ইউরোপ হল মূল দেশ বা অঞ্চল। স্থানীয় অ্যাপ্লিকেশনগুলি ছাড়াও, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং চীনে টয়োটার সর্বাধিক উল্লেখযোগ্য সংখ্যক অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে, যা মোট পেটেন্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলির যথাক্রমে 14.7% এবং 12.9% এর জন্য দায়ী।

আমার দেশে সলিড-স্টেট ব্যাটারির শিল্পায়নও ক্রমাগত অনুসন্ধানের অধীনে রয়েছে। চীনের প্রযুক্তিগত রুট পরিকল্পনা অনুসারে, 2020 সালে, এটি ধীরে ধীরে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি ক্যাথোড উপাদান সংশ্লেষণ এবং ত্রি-মাত্রিক কাঠামোর কাঠামো লিথিয়াম খাদ নির্মাণ প্রযুক্তি উপলব্ধি করবে। এটি 300Wh/kg ছোট-ক্ষমতার একক ব্যাটারি নমুনা উত্পাদন চিনবে। 2025 সালে, সলিড-স্টেট ব্যাটারি ইন্টারফেস কন্ট্রোল প্রযুক্তি 400Wh/kg বড়-ক্ষমতার একক ব্যাটারি নমুনা এবং গ্রুপ প্রযুক্তি উপলব্ধি করবে। এটা প্রত্যাশিত যে সলিড-স্টেট ব্যাটারি এবং লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি 2030 সালে ব্যাপকভাবে উত্পাদিত এবং প্রচার করা যেতে পারে।

CATL-এর IPO তহবিল সংগ্রহ প্রকল্পের পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারির মধ্যে রয়েছে সলিড-স্টেট ব্যাটারি। NE টাইমসের প্রতিবেদন অনুসারে, CATL কমপক্ষে 2025 সালের মধ্যে সলিড-স্টেট ব্যাটারির ব্যাপক উত্পাদন অর্জনের আশা করছে।

সামগ্রিকভাবে, পলিমার সিস্টেম প্রযুক্তি সবচেয়ে পরিপক্ক, এবং প্রথম EV-স্তরের পণ্যের জন্ম হয়। এর ধারণাগত এবং দূরদর্শী প্রকৃতি দেরীতে আসাদের দ্বারা গবেষণা এবং উন্নয়নে বিনিয়োগের ত্বরান্বিত করেছে, কিন্তু কর্মক্ষমতার উপরের সীমা বৃদ্ধিকে সীমাবদ্ধ করে, এবং অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলির সাথে সংমিশ্রণ ভবিষ্যতে একটি সম্ভাব্য সমাধান হবে; জারণ বস্তুগত ব্যবস্থায়, পাতলা-চলচ্চিত্রের বিকাশ ক্ষমতা সম্প্রসারণ এবং বড় আকারের উত্পাদনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং নন-ফিল্ম প্রকারের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা আরও ভাল, যা বর্তমান গবেষণা ও উন্নয়নের কেন্দ্রবিন্দু; সালফাইড সিস্টেম হল বৈদ্যুতিক যানবাহনের ক্ষেত্রে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল সলিড-স্টেট ব্যাটারি সিস্টেম, কিন্তু বৃদ্ধি এবং অপরিপক্ক প্রযুক্তির জন্য বিশাল জায়গা সহ একটি মেরুকৃত পরিস্থিতিতে, নিরাপত্তা সমস্যা এবং ইন্টারফেস সমস্যাগুলি সমাধান করা ভবিষ্যতের ফোকাস।

সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলির মুখোমুখি হওয়া চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে প্রধানত অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

• খরচ কমানো.
• কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট নিরাপত্তা উন্নত.
• চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে যোগাযোগ বজায় রাখা।

লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি, লিথিয়াম-এয়ার, এবং অন্যান্য সিস্টেমের পুরো ব্যাটারি কাঠামোর ফ্রেমটি প্রতিস্থাপন করতে হবে এবং আরও বেশি উল্লেখযোগ্য সমস্যা রয়েছে। সলিড-স্টেট ব্যাটারির ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডগুলি বর্তমান সিস্টেম ব্যবহার চালিয়ে যেতে পারে এবং উপলব্ধি করার অসুবিধা তুলনামূলকভাবে ছোট। পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারি প্রযুক্তি হিসাবে, সলিড-স্টেট ব্যাটারির নিরাপত্তা এবং শক্তির ঘনত্ব বেশি এবং লিথিয়াম-পরবর্তী যুগে এটিই একমাত্র উপায় হয়ে উঠবে।