লিথিয়াম ব্যাটারির বিকাশ

ব্যাটারি ডিভাইসের উৎপত্তি লিডেন বোতল আবিষ্কারের সাথে শুরু হতে পারে। লেইডেন বোতলটি 1745 সালে ডাচ বিজ্ঞানী পিটার ভ্যান মুশেনব্রোক প্রথম আবিষ্কার করেছিলেন। লেইডেন জার একটি আদিম ক্যাপাসিটর ডিভাইস। এটি একটি অন্তরক দ্বারা পৃথক দুটি ধাতব শীট দ্বারা গঠিত। উপরের ধাতব রডটি চার্জ সংরক্ষণ এবং ছেড়ে দিতে ব্যবহৃত হয়। যখন আপনি রড স্পর্শ করেন যখন ধাতব বল ব্যবহার করা হয়, তখন লিডেন বোতল অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক শক্তি রাখতে বা অপসারণ করতে পারে এবং এর নীতি এবং প্রস্তুতি সহজ। আগ্রহী যে কেউ বাড়িতে নিজেরাই এটি তৈরি করতে পারে, তবে এর স্ব-স্রাবের ঘটনাটি সহজ গাইডের কারণে আরও গুরুতর। সাধারণত, কয়েক ঘন্টা থেকে কয়েক দিনের মধ্যে সমস্ত বিদ্যুত চলে যাবে। যাইহোক, লিডেন বোতলের আবির্ভাব বিদ্যুতের গবেষণায় একটি নতুন পর্যায়ে চিহ্নিত করে।

1790-এর দশকে, ইতালীয় বিজ্ঞানী লুইগি গ্যালভানি ব্যাঙের পা সংযুক্ত করার জন্য দস্তা এবং তামার তারের ব্যবহার আবিষ্কার করেন এবং দেখতে পান যে ব্যাঙের পাগুলি মোচড় দেবে, তাই তিনি "জৈববিদ্যুত" ধারণাটি প্রস্তাব করেন। এই আবিষ্কারটি ইতালীয় বিজ্ঞানী আলেসান্দ্রোকে নাড়া দিয়েছিল। ভোল্টার আপত্তি, ভোল্টা বিশ্বাস করেন যে ব্যাঙের পায়ে মোচড়ানো ব্যাঙের উপর বৈদ্যুতিক প্রবাহের পরিবর্তে ধাতু দ্বারা উত্পন্ন বৈদ্যুতিক প্রবাহ থেকে আসে। গ্যালভানির তত্ত্বকে খণ্ডন করার জন্য, ভোল্টা তার বিখ্যাত ভোল্টা স্ট্যাকের প্রস্তাব করেছিলেন। ভোল্টাইক স্ট্যাকের মধ্যে নোনা জলে ভিজিয়ে রাখা কার্ডবোর্ড সহ জিঙ্ক এবং তামার শীট রয়েছে। এটি প্রস্তাবিত একটি রাসায়নিক ব্যাটারির প্রোটোটাইপ।
একটি ভোল্টাইক কোষের ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া সমীকরণ:

পজিটিভ ইলেক্ট্রোড: 2H^++2e^-→H_2

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

1836 সালে, ব্রিটিশ বিজ্ঞানী জন ফ্রেডেরিক ড্যানিয়েল ব্যাটারিতে বায়ু বুদবুদের সমস্যা সমাধানের জন্য ড্যানিয়েল ব্যাটারি আবিষ্কার করেন। ড্যানিয়েল ব্যাটারির একটি আধুনিক রাসায়নিক ব্যাটারির প্রাথমিক রূপ রয়েছে। এটি দুটি অংশ নিয়ে গঠিত। ধনাত্মক অংশটি একটি তামা সালফেট দ্রবণে নিমজ্জিত হয়। তামার অন্য অংশটি জিঙ্ক সালফেট দ্রবণে নিমজ্জিত হয়। আসল ড্যানিয়েল ব্যাটারিটি একটি তামার পাত্রে কপার সালফেট দ্রবণে পূর্ণ ছিল এবং কেন্দ্রে একটি সিরামিক ছিদ্রযুক্ত নলাকার পাত্রে ঢোকানো হয়েছিল। এই সিরামিক পাত্রে, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হিসাবে জিঙ্ক রড এবং জিঙ্ক সালফেট রয়েছে। দ্রবণে, সিরামিক পাত্রে ছোট গর্ত দুটি কীকে আয়ন বিনিময় করতে দেয়। আধুনিক ড্যানিয়েল ব্যাটারি এই প্রভাব অর্জনের জন্য বেশিরভাগ লবণ সেতু বা আধা-ভেদ্য ঝিল্লি ব্যবহার করে। ড্যানিয়েল ব্যাটারিগুলি টেলিগ্রাফ নেটওয়ার্কের শক্তির উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হত যতক্ষণ না শুকনো ব্যাটারিগুলি তাদের প্রতিস্থাপন করে।

ড্যানিয়েল ব্যাটারির ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া সমীকরণ:

পজিটিভ ইলেক্ট্রোড: 〖Cu〗^(2+)+2e^-→Cu

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Zn→〖Zn〗^(2+)+2e^-

এখন পর্যন্ত, ব্যাটারির প্রাথমিক রূপ নির্ধারণ করা হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট। এই ধরনের ভিত্তিতে, পরবর্তী 100 বছরে ব্যাটারির দ্রুত বিকাশ ঘটেছে। 1856 সালে ফরাসি বিজ্ঞানী Gaston Planté সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারি উদ্ভাবন সহ অনেক নতুন ব্যাটারি সিস্টেম আবির্ভূত হয়েছে। লিড-অ্যাসিড ব্যাটারি এর বড় আউটপুট কারেন্ট এবং কম দাম ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, তাই এটি অনেক মোবাইল ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়, যেমন প্রাথমিক বৈদ্যুতিক যানবাহন এটি প্রায়শই কিছু হাসপাতাল এবং বেস স্টেশনগুলির জন্য একটি ব্যাকআপ পাওয়ার সাপ্লাই হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারিগুলি প্রধানত সীসা, সীসা ডাই অক্সাইড এবং সালফিউরিক অ্যাসিড দ্রবণ দ্বারা গঠিত এবং তাদের ভোল্টেজ প্রায় 2V পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। এমনকি আধুনিক সময়েও, সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারিগুলি তাদের পরিপক্ক প্রযুক্তি, কম দাম এবং নিরাপদ জল-ভিত্তিক সিস্টেমের কারণে নির্মূল করা হয়নি।

সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া সমীকরণ:

Positive electrode: PbO_2+〖SO〗_4^(2-)+4H^++2e^-→Pb〖SO〗_4+2H_2 O

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Pb+〖SO〗_4^(2-)→Pb〖SO〗_4+2e^-

1899 সালে সুইডিশ বিজ্ঞানী ওয়াল্ডেমার জুংনার দ্বারা উদ্ভাবিত নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারি, সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির তুলনায় উচ্চ শক্তির ঘনত্বের কারণে প্রাথমিক ওয়াকম্যানের মতো ছোট মোবাইল ইলেকট্রনিক ডিভাইসে আরও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির অনুরূপ। নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারিগুলিও 1990 সাল থেকে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, তবে তাদের বিষাক্ততা তুলনামূলকভাবে বেশি এবং ব্যাটারির নিজেই একটি নির্দিষ্ট মেমরি প্রভাব রয়েছে। এই কারণেই আমরা প্রায়শই কিছু বয়স্ক প্রাপ্তবয়স্কদের বলতে শুনি যে রিচার্জ করার আগে ব্যাটারিটি সম্পূর্ণরূপে নিষ্কাশন করা উচিত এবং বর্জ্য ব্যাটারিগুলি জমিকে দূষিত করবে, ইত্যাদি। (উল্লেখ্য যে এমনকি বর্তমান ব্যাটারিগুলি অত্যন্ত বিষাক্ত এবং সর্বত্র ফেলে দেওয়া উচিত নয়, তবে বর্তমান লিথিয়াম ব্যাটারির মেমরির সুবিধা নেই এবং অতিরিক্ত ডিসচার্জ ব্যাটারির জন্য ক্ষতিকারক।) নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারিগুলি পরিবেশের জন্য আরও ক্ষতিকর, এবং তাদের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হবে, যা চার্জ করার সময় অতিরিক্ত কারেন্টের কারণে ক্ষতি হতে পারে। 2005 সালের দিকে নিকেল-হাইড্রোজেন ব্যাটারি ধীরে ধীরে এটিকে নির্মূল করে। এখন পর্যন্ত, নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারি বাজারে খুব কমই দেখা যায়।

নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারির ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া সমীকরণ:

Positive electrode: 2NiO(OH)+2H_2 O+2e^-→2OH^-+2Ni〖(OH)〗_2

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Cd+2OH^-→Cd〖(OH)〗_2+2e^-

লিথিয়াম ধাতু ব্যাটারি পর্যায়

1960-এর দশকে, লোকেরা অবশেষে আনুষ্ঠানিকভাবে লিথিয়াম ব্যাটারির যুগে প্রবেশ করে।

লিথিয়াম ধাতু নিজেই 1817 সালে আবিষ্কৃত হয়েছিল, এবং লোকেরা শীঘ্রই বুঝতে পেরেছিল যে লিথিয়াম ধাতুর ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাটারির জন্য উপকরণ হিসাবে অন্তর্নিহিতভাবে ব্যবহৃত হয়। এর ঘনত্ব কম (0.534g 〖cm〗^(-3)), বড় ক্ষমতা (3860mAh g^(-1) পর্যন্ত তাত্ত্বিক), এবং এর কম সম্ভাবনা (-3.04V স্ট্যান্ডার্ড হাইড্রোজেন ইলেক্ট্রোডের তুলনায়)। এগুলি প্রায় লোকেদের বলছে আমি আদর্শ ব্যাটারির নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান। যাইহোক, লিথিয়াম ধাতু নিজেই বিশাল সমস্যা আছে। এটি খুব সক্রিয়, জলের সাথে হিংস্রভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় এবং অপারেটিং পরিবেশে এর উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। তাই দীর্ঘদিন ধরে মানুষ এর কাছে অসহায় ছিল।

1913 সালে, লুইস এবং কীস লিথিয়াম মেটাল ইলেক্ট্রোডের সম্ভাব্যতা পরিমাপ করেছিলেন। এবং ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে প্রোপিলামাইন দ্রবণে লিথিয়াম আয়োডাইডের সাথে একটি ব্যাটারি পরীক্ষা পরিচালনা করে, যদিও এটি ব্যর্থ হয়েছিল।

1958 সালে, উইলিয়াম সিডনি হ্যারিস তার ডক্টরাল থিসিসে উল্লেখ করেছিলেন যে তিনি বিভিন্ন জৈব এস্টার দ্রবণে লিথিয়াম ধাতু রেখেছিলেন এবং প্যাসিভেশন স্তরগুলির একটি সিরিজ (পার্ক্লোরিক অ্যাসিডে লিথিয়াম ধাতু সহ) গঠন পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। লিথিয়াম LiClO_4

প্রোপিলিন কার্বনেটের পিসি দ্রবণে ঘটনাটি, এবং এই দ্রবণটি ভবিষ্যতে লিথিয়াম ব্যাটারিতে একটি অত্যাবশ্যক ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেম) এবং একটি নির্দিষ্ট আয়ন ট্রান্সমিশন ঘটনা লক্ষ্য করা গেছে, তাই এর উপর ভিত্তি করে কিছু প্রাথমিক ইলেক্ট্রোডিপোজিশন পরীক্ষা করা হয়েছে। এই পরীক্ষাগুলি আনুষ্ঠানিকভাবে লিথিয়াম ব্যাটারির বিকাশের দিকে পরিচালিত করে।

1965 সালে, NASA লিথিয়াম পারক্লোরেট পিসি সলিউশনে Li||Cu ব্যাটারির চার্জিং এবং ডিসচার্জিং ঘটনার উপর একটি গভীর গবেষণা পরিচালনা করে। LiBF_4, LiI, LiAl〖Cl〗_4, LiCl-এর বিশ্লেষণ সহ অন্যান্য ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেম, এই গবেষণাটি জৈব ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেমে ব্যাপক আগ্রহ জাগিয়েছে।

1969 সালে, একটি পেটেন্ট দেখায় যে কেউ লিথিয়াম, সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম ধাতু ব্যবহার করে জৈব দ্রবণ ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণের চেষ্টা শুরু করেছে।

1970 সালে, জাপানের প্যানাসনিক কর্পোরেশন Li‖CF_x ┤ ব্যাটারি আবিষ্কার করে, যেখানে x এর অনুপাত সাধারণত 0.5-1 হয়। CF_x একটি ফ্লুরোকার্বন। যদিও ফ্লোরিন গ্যাস অত্যন্ত বিষাক্ত, ফ্লুরোকার্বন নিজেই একটি অফ-হোয়াইট অ-বিষাক্ত পাউডার। Li‖CF_x ┤ ব্যাটারির আবির্ভাবকে বলা যেতে পারে প্রথম প্রকৃত বাণিজ্যিক লিথিয়াম ব্যাটারি। Li‖CF_x ┤ ব্যাটারি একটি প্রাথমিক ব্যাটারি। তবুও, এর ক্ষমতা বিশাল, তাত্ত্বিক ক্ষমতা 865mAh 〖Kg〗^(-1), এবং এর ডিসচার্জ ভোল্টেজ দীর্ঘ-পরিসরে খুব স্থিতিশীল। অতএব, শক্তি স্থিতিশীল এবং স্ব-স্রাব ঘটনা ছোট। কিন্তু এটির অস্বাভাবিক হারের কার্যক্ষমতা রয়েছে এবং চার্জ করা যাবে না। তাই, Li‖CF_x ┤-MnO_2 ব্যাটারি তৈরি করার জন্য এটি সাধারণত ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইডের সাথে মিলিত হয়, যা কিছু ছোট সেন্সর, ঘড়ি, ইত্যাদির জন্য অভ্যন্তরীণ ব্যাটারি হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং বাদ দেওয়া হয়নি।

পজিটিভ ইলেক্ট্রোড: CF_x+xe^-+x〖Li〗^+→C+xLiF

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Li→〖Li〗^++e^-

1975 সালে, জাপানের স্যানিও কর্পোরেশন Li‖MnO_2 ┤ ব্যাটারি আবিষ্কার করে, যা প্রথম রিচার্জেবল সৌর ক্যালকুলেটরে ব্যবহৃত হয়। এটিকে প্রথম রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারি হিসেবে গণ্য করা যেতে পারে। যদিও এই পণ্যটি সেই সময়ে জাপানে একটি দুর্দান্ত সাফল্য ছিল, তবে লোকেরা এই জাতীয় উপাদান সম্পর্কে গভীর ধারণা রাখে না এবং এর লিথিয়াম এবং ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড জানত না। প্রতিক্রিয়ার পেছনে কী ধরনের কারণ রয়েছে?

প্রায় একই সময়ে, আমেরিকানরা একটি পুনঃব্যবহারযোগ্য ব্যাটারি খুঁজছিল, যাকে আমরা এখন সেকেন্ডারি ব্যাটারি বলি।

1972 সালে, MBArmand (কিছু বিজ্ঞানীর নাম শুরুতে অনুবাদ করা হয়নি) একটি কনফারেন্স পেপারে M_(0.5) Fe〖(CN)〗_3 (যেখানে M একটি ক্ষারীয় ধাতু) এবং একটি প্রুশিয়ান নীল কাঠামো সহ অন্যান্য উপকরণের প্রস্তাব করেছিলেন। , এবং এর আয়ন ইন্টারক্যালেশন প্রপঞ্চ অধ্যয়ন. এবং 1973 সালে, বেল ল্যাবসের জে. ব্রডহেড এবং অন্যান্যরা ধাতব ডিচালকোজেনাইডে সালফার এবং আয়োডিন পরমাণুর ইন্টারক্যালেশন ঘটনাটি অধ্যয়ন করেছিলেন। আয়ন ইন্টারক্যালেশন ঘটনার উপর এই প্রাথমিক অধ্যয়নগুলি লিথিয়াম ব্যাটারির ধীরে ধীরে অগ্রগতির জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ চালিকা শক্তি। মূল গবেষণাটি সুনির্দিষ্ট কারণ এই অধ্যয়নের কারণে পরবর্তীতে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সম্ভব হয়।

1975 সালে, এক্সন-এর মার্টিন বি. ডাইনস (এক্সন মবিলের পূর্বসূরি) ট্রানজিশন মেটাল ডিচালকোজেনাইডস এবং ক্ষারীয় ধাতুগুলির একটি সিরিজের মধ্যে আন্তঃসংযোগের উপর প্রাথমিক গণনা এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষা পরিচালনা করেন এবং একই বছরে, এক্সন আরেক নাম বিজ্ঞানী এমএস হুইটিংহাম একটি পেটেন্ট প্রকাশ করেন। Li‖TiS_2 ┤ পুলে। এবং 1977 সালে, Exoon Li-Al‖TiS_2┤-এর উপর ভিত্তি করে একটি ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণ করেছে, যেখানে লিথিয়াম অ্যালুমিনিয়াম খাদ ব্যাটারির নিরাপত্তা বাড়াতে পারে (যদিও এখনও আরও উল্লেখযোগ্য ঝুঁকি রয়েছে)। এর পরে, এই ধরনের ব্যাটারি সিস্টেমগুলি ধারাবাহিকভাবে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে এভারেডি দ্বারা ব্যবহার করা হয়েছে। ব্যাটারি কোম্পানি এবং গ্রেস কোম্পানির বাণিজ্যিকীকরণ। Li‖TiS_2 ┤ ব্যাটারিটি সত্যিকার অর্থে প্রথম সেকেন্ডারি লিথিয়াম ব্যাটারি হতে পারে এবং এটি সেই সময়ে সবচেয়ে হটেস্ট ব্যাটারি সিস্টেমও ছিল৷ সেই সময়ে, এর শক্তির ঘনত্ব সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির চেয়ে প্রায় 2-3 গুণ ছিল।

পজিটিভ ইলেক্ট্রোড: TiS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x TiS_2

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Li→〖Li〗^++e^-

একই সময়ে, কানাডিয়ান বিজ্ঞানী MA Py 2 সালে Li‖MoS_1983┤ ব্যাটারি আবিষ্কার করেছিলেন, যার শক্তির ঘনত্ব 60-65Wh 〖Kg〗^(-1) 1/3C এ থাকতে পারে, যা Li‖TiS_2 এর সমতুল্য। ব্যাটারি. এর উপর ভিত্তি করে, 1987 সালে, কানাডিয়ান কোম্পানি মলি এনার্জি একটি সত্যিকারের ব্যাপকভাবে বাণিজ্যিকীকৃত লিথিয়াম ব্যাটারি চালু করেছিল, যা বিশ্বব্যাপী ব্যাপকভাবে চাওয়া হয়েছিল। এটি একটি ঐতিহাসিকভাবে তাৎপর্যপূর্ণ ঘটনা হওয়া উচিত ছিল, কিন্তু পরিহাস হল যে এটি পরবর্তীতে মলির পতনও ঘটাচ্ছে। তারপর 1989 সালের বসন্তে, Moli কোম্পানি তার দ্বিতীয় প্রজন্মের Li‖MoS_2┤ ব্যাটারি পণ্য চালু করে। 1989 সালের বসন্তের শেষে, মোলির প্রথম প্রজন্মের Li‖MoS_2┤ ব্যাটারি পণ্যটি বিস্ফোরিত হয় এবং একটি বড় আকারের আতঙ্কের সৃষ্টি করে। একই বছরের গ্রীষ্মে, সমস্ত পণ্য প্রত্যাহার করা হয়েছিল এবং ক্ষতিগ্রস্থদের ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়েছিল। একই বছরের শেষের দিকে, মলি এনার্জি দেউলিয়া ঘোষণা করে এবং 1990 সালের বসন্তে জাপানের এনইসি দ্বারা অধিগ্রহণ করা হয়। উল্লেখ্য যে এটি গুজব রয়েছে যে সেই সময়ে কানাডিয়ান বিজ্ঞানী জেফ ডন মোলিতে ব্যাটারি প্রকল্পের নেতৃত্ব দিয়েছিলেন। শক্তি এবং Li‖MoS_2 ┤ ব্যাটারির অবিরত তালিকার বিরোধিতার কারণে পদত্যাগ করেছেন।

পজিটিভ ইলেক্ট্রোড: MoS_2+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x MoS_2

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: Li→〖Li〗^++e^-

এখনও অবধি, লিথিয়াম ধাতব ব্যাটারিগুলি ধীরে ধীরে জনসাধারণের দৃষ্টি থেকে চলে গেছে। আমরা দেখতে পাচ্ছি যে 1970 থেকে 1980 সময়কালে, লিথিয়াম ব্যাটারির উপর বিজ্ঞানীদের গবেষণা প্রধানত ক্যাথোড পদার্থের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল। চূড়ান্ত লক্ষ্যটি সর্বদাই ট্রানজিশন মেটাল ডিচালকোজেনাইডের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। তাদের স্তরযুক্ত কাঠামোর কারণে (ট্রানজিশন মেটাল ডাইকালকোজেনাইডগুলি এখন দ্বি-মাত্রিক উপাদান হিসাবে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়), তাদের স্তর এবং লিথিয়াম আয়নগুলির সন্নিবেশকে মিটমাট করার জন্য স্তরগুলির মধ্যে যথেষ্ট ফাঁক রয়েছে। সেই সময়ে, এই সময়ের মধ্যে অ্যানোড পদার্থের উপর খুব কম গবেষণা ছিল। যদিও কিছু গবেষণায় লিথিয়াম ধাতুর স্থায়িত্ব বাড়ানোর জন্য এর মিশ্রণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা হয়েছে, লিথিয়াম ধাতু নিজেই খুব অস্থির এবং বিপজ্জনক। যদিও মোলির ব্যাটারি বিস্ফোরণ একটি ঘটনা যা বিশ্বকে হতবাক করেছিল, লিথিয়াম ধাতব ব্যাটারির বিস্ফোরণের অনেক ঘটনা ঘটেছে।

তাছাড়া লিথিয়াম ব্যাটারির বিস্ফোরণের কারণও মানুষ খুব ভালো করে জানত না। উপরন্তু, লিথিয়াম ধাতু একবার তার ভাল বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে একটি অপরিবর্তনীয় নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে বিবেচিত হত। মোলির ব্যাটারি বিস্ফোরণের পর, লিথিয়াম ধাতব ব্যাটারির প্রতি মানুষের গ্রহণযোগ্যতা হ্রাস পায় এবং লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি অন্ধকার সময়ে প্রবেশ করে।

একটি নিরাপদ ব্যাটারি থাকার জন্য, মানুষকে অবশ্যই ক্ষতিকারক ইলেক্ট্রোড উপাদান দিয়ে শুরু করতে হবে। তবুও, এখানে সমস্যাগুলির একটি সিরিজ রয়েছে: লিথিয়াম ধাতুর সম্ভাব্যতা অগভীর, এবং অন্যান্য যৌগ নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্যতা বৃদ্ধি পাবে, এবং এইভাবে, লিথিয়াম ব্যাটারির সামগ্রিক সম্ভাব্য পার্থক্য হ্রাস পাবে, যা হ্রাস পাবে ঝড়ের শক্তির ঘনত্ব। অতএব, বিজ্ঞানীদের সংশ্লিষ্ট উচ্চ-ভোল্টেজ ক্যাথোড উপাদান খুঁজে বের করতে হবে। একই সময়ে, ব্যাটারির ইলেক্ট্রোলাইট অবশ্যই ধনাত্মক এবং নেতিবাচক ভোল্টেজ এবং চক্রের স্থায়িত্বের সাথে মেলে। একই সময়ে, ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবাহিতা এবং তাপ প্রতিরোধের ভাল। প্রশ্নগুলির এই সিরিজটি আরও সন্তোষজনক উত্তর খুঁজে পেতে দীর্ঘকাল ধরে বিজ্ঞানীদের বিভ্রান্ত করেছিল।

বিজ্ঞানীদের সমাধান করার জন্য প্রথম সমস্যা হল একটি নিরাপদ, ক্ষতিকারক ইলেক্ট্রোড উপাদান খুঁজে পাওয়া যা লিথিয়াম ধাতু প্রতিস্থাপন করতে পারে। লিথিয়াম ধাতুর নিজেই অত্যধিক রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপ রয়েছে, এবং ডেনড্রাইট বৃদ্ধির সমস্যাগুলির একটি সিরিজ ব্যবহারের পরিবেশ এবং অবস্থার উপর খুব কঠোর হয়েছে এবং এটি নিরাপদ নয়। গ্রাফাইট এখন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের প্রধান অংশ, এবং লিথিয়াম ব্যাটারিতে এর প্রয়োগ 1976 সালের প্রথম দিকে অধ্যয়ন করা হয়েছে। 1976 সালে, বেসেনহার্ড, JO LiC_R এর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সংশ্লেষণের উপর আরও বিশদ গবেষণা পরিচালনা করেছেন। যাইহোক, যদিও গ্রাফাইটের চমৎকার বৈশিষ্ট্য রয়েছে (উচ্চ পরিবাহিতা, উচ্চ ক্ষমতা, কম সম্ভাবনা, জড়তা, ইত্যাদি), সেই সময়ে, লিথিয়াম ব্যাটারিতে ব্যবহৃত ইলেক্ট্রোলাইট সাধারণত উপরে উল্লিখিত LiClO_4-এর PC সমাধান। গ্রাফাইটের একটি উল্লেখযোগ্য সমস্যা রয়েছে। সুরক্ষার অনুপস্থিতিতে, ইলেক্ট্রোলাইট পিসি অণুগুলিও লিথিয়াম-আয়ন ইন্টারক্যালেশনের সাথে গ্রাফাইট কাঠামোতে প্রবেশ করবে, যার ফলে চক্র কার্যক্ষমতা হ্রাস পাবে। অতএব, গ্রাফাইট সেই সময়ে বিজ্ঞানীদের পক্ষপাতী ছিল না।

ক্যাথোড উপাদানের জন্য, লিথিয়াম ধাতব ব্যাটারি পর্যায়ে গবেষণার পরে, বিজ্ঞানীরা দেখতে পেয়েছেন যে লিথিয়েশন অ্যানোড উপাদানটি নিজেই একটি লিথিয়াম স্টোরেজ উপাদান যার বিপরীতে ভাল, যেমন LiTiS_2, 〖Li〗_x V〖Se〗_2 (x =1,2) এবং আরও, এবং এই ভিত্তিতে, 〖Li〗_x V_2 O_5 (0.35≤x<3), LiV_2 O_8 এবং অন্যান্য উপকরণ তৈরি করা হয়েছে। এবং বিজ্ঞানীরা ধীরে ধীরে বিভিন্ন 1-মাত্রিক আয়ন চ্যানেল (1D), 2-মাত্রিক স্তরযুক্ত আয়ন ইন্টারক্যালেশন (2D), এবং 3-মাত্রিক আয়ন ট্রান্সমিশন নেটওয়ার্ক কাঠামোর সাথে পরিচিত হয়েছেন।

LiCoO_2 (LCO) নিয়ে অধ্যাপক জন বি. গুডনেফের সবচেয়ে বিখ্যাত গবেষণাও এই সময়েই হয়েছিল। 1979 সালে, Goodenougd et al. 2 সালে NaCoO_1973 এর কাঠামোর উপর একটি নিবন্ধ দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল এবং LCO আবিষ্কার করেছিল এবং একটি পেটেন্ট নিবন্ধ প্রকাশ করেছিল। এলসিও-তে ট্রানজিশন মেটাল ডিসালফাইডের মতো একটি স্তরযুক্ত ইন্টারক্যালেশন কাঠামো রয়েছে, যেখানে লিথিয়াম আয়নগুলি বিপরীতভাবে সন্নিবেশিত এবং নিষ্কাশন করা যেতে পারে। যদি লিথিয়াম আয়নগুলি সম্পূর্ণরূপে নিষ্কাশন করা হয়, তাহলে CoO_2 এর একটি ক্লোজ-প্যাকড কাঠামো তৈরি হবে এবং এটি লিথিয়ামের জন্য লিথিয়াম আয়ন দিয়ে পুনরায় ঢোকানো যেতে পারে (অবশ্যই, একটি প্রকৃত ব্যাটারি লিথিয়াম আয়নগুলিকে সম্পূর্ণরূপে নিষ্কাশন করার অনুমতি দেবে না, যা ক্ষমতা দ্রুত ক্ষয় ঘটাবে)। 1986 সালে, আকিরা ইয়োশিনো, যিনি তখনও জাপানের আসাহি কাসেই কর্পোরেশনে কর্মরত ছিলেন, প্রথমবারের মতো তিনটি এলসিও, কোক এবং LiClO_4 পিসি সলিউশন একত্রিত করেন, প্রথম আধুনিক লিথিয়াম-আয়ন সেকেন্ডারি ব্যাটারি হয়ে ওঠে এবং বর্তমান লিথিয়ামের ভিত্তিপ্রস্তর হয়ে ওঠে। ব্যাটারি টা. Sony দ্রুত "যথেষ্ট ভাল" বৃদ্ধের এলসিও পেটেন্ট লক্ষ্য করে এবং এটি ব্যবহার করার অনুমোদন পেয়েছে। 1991 সালে, এটি LCO লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণ করে। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ধারণাটিও এই সময়ে উপস্থিত হয়েছিল এবং এর ধারণাটি আজও অব্যাহত রয়েছে। (এটি লক্ষণীয় যে সোনির প্রথম প্রজন্মের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি এবং আকিরা ইয়োশিনোতেও গ্রাফাইটের পরিবর্তে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হিসাবে হার্ড কার্বন ব্যবহার করা হয় এবং কারণটি হল যে উপরের পিসিতে গ্রাফাইটে ইন্টারক্যালেশন রয়েছে)

পজিটিভ ইলেক্ট্রোড: 6C+xe^-+x〖Li〗^+→〖Li〗_x C_6

নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড: LiCoO_2→〖Li〗_(1-x) CoO_2+x〖Li〗^++xe^-

অন্যদিকে, 1978 সালে, আরমান্ড, এম. উপরের সমস্যাটি সমাধানের জন্য একটি কঠিন পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে পলিথিন গ্লাইকোল (PEO) ব্যবহার করার প্রস্তাব করেন যে গ্রাফাইট অ্যানোড সহজেই দ্রাবক পিসি অণুতে এমবেড করা হয় (তখনও মূলধারার ইলেক্ট্রোলাইট পিসি, ডিইসি মিশ্র সমাধান ব্যবহার করে), যা প্রথমবারের মতো লিথিয়াম ব্যাটারি সিস্টেমে গ্রাফাইট স্থাপন করে এবং পরের বছর রকিং-চেয়ার ব্যাটারি (রকিং-চেয়ার) ধারণাটি প্রস্তাব করে। এমন ধারণা বর্তমান পর্যন্ত অব্যাহত রয়েছে। বর্তমান মূলধারার ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেম, যেমন ED/DEC, EC/DMC, ইত্যাদি, শুধুমাত্র ধীরে ধীরে 1990-এর দশকে আবির্ভূত হয়েছিল এবং তখন থেকেই ব্যবহার করা হচ্ছে।

একই সময়ের মধ্যে, বিজ্ঞানীরা ব্যাটারির একটি সিরিজও অন্বেষণ করেছেন: Li‖Nb〖Se〗_3 ┤ ব্যাটারি, Li‖V〖SE〗_2 ┤ ব্যাটারি, Li‖〖Ag〗_2 V_4 ┤ O_11 ব্যাটারি, Li─Cu┤ ব্যাটারি Li ‖I_2 ┤ব্যাটারি, ইত্যাদি, কারণ সেগুলি এখন কম মূল্যবান, এবং অনেক ধরণের গবেষণা নেই যাতে আমি সেগুলি বিস্তারিতভাবে উপস্থাপন করব না৷

• Li- আয়ন ব্যাটারি পর্যায়

1991-এর পরে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বিকাশের যুগ হল আমরা এখন যে যুগে আছি। এখানে আমি উন্নয়ন প্রক্রিয়ার বিস্তারিত সংক্ষিপ্তসার করব না তবে কয়েকটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির রাসায়নিক ব্যবস্থা সংক্ষেপে উপস্থাপন করব।

বর্তমান লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সিস্টেমগুলির একটি ভূমিকা, এখানে পরবর্তী অংশ।