নমনীয় সলিড স্টেট ব্যাটারি কি?

আন্তর্জাতিক বিজ্ঞানীদের একটি গ্রুপ একটি নতুন ধরণের সলিড-স্টেট ব্যাটারি তৈরি করেছে যা বৈদ্যুতিক যানবাহনের পরিসর বাড়াতে পারে এবং ল্যাপটপ এবং স্মার্টফোনে আগুন প্রতিরোধ করতে পারে। লেখকরা তাদের ফলাফলগুলি উন্নত শক্তি উপকরণগুলিতে বর্ণনা করেছেন। প্রচলিত রিচার্জেবল ব্যাটারিতে ব্যবহৃত তরল ইলেক্ট্রোলাইটগুলিকে 'কঠিন', সিরামিক দিয়ে প্রতিস্থাপন করে তারা আরও কার্যকর, দীর্ঘস্থায়ী ব্যাটারি তৈরি করতে সক্ষম হয় যা ব্যবহারের জন্যও নিরাপদ। গবেষকরা আশা করছেন যে এই সুবিধাগুলি বৈদ্যুতিক গাড়ি সহ সমস্ত ধরণের ডিভাইসের জন্য আরও দক্ষ, সবুজ ব্যাটারির পথ প্রশস্ত করতে পারে।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং যুক্তরাজ্যের গবেষণার লেখকরা কিছু সময়ের জন্য লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে তরল ইলেক্ট্রোলাইটের বিকল্পগুলি অন্বেষণ করছেন। 2016 সালে তারা একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারি তৈরির ঘোষণা দেয় যা প্রচলিত লিথিয়াম আয়ন কোষের দ্বিগুণ ভোল্টেজে কাজ করতে পারে, কিন্তু একই দক্ষতার সাথে।

যদিও তাদের সর্বশেষ নকশাটি এই আগের সংস্করণে একটি উল্লেখযোগ্য উন্নতির প্রতিনিধিত্ব করে, এমআইটি থেকে গবেষক অধ্যাপক ডোনাল্ড স্যাডোওয়ে উল্লেখ করেছেন যে উন্নতির জন্য এখনও জায়গা রয়েছে: "উন্নত তাপমাত্রায় সিরামিক সামগ্রীতে উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা অর্জন করা কঠিন হতে পারে," তিনি ব্যাখ্যা করেছিলেন। "এটি একটি যুগান্তকারী অর্জন ছিল।" গবেষকরা আশা করছেন যে এই উন্নত ব্যাটারিগুলি পরীক্ষা করার পরে বৈদ্যুতিক যানবাহন বা এমনকি এরোপ্লেন পাওয়ার জন্য উপযুক্ত প্রমাণিত হবে।

কঠিন অবস্থায় ব্যাটারির অত্যধিক উত্তাপের কারণে ক্ষয়ক্ষতি রোধ করা হয় সিরামিক ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে দাহ্য, তরল ব্যবহার না করে। যদি ব্যাটারি ক্ষতিগ্রস্ত হয় এবং সিরামিক ইলেক্ট্রোলাইট অক্ষরগুলি জ্বালানোর পরিবর্তে অতিরিক্ত গরম করতে শুরু করে, যা এটিকে আগুন ধরাতে বাধা দেয়। এই কঠিন পদার্থের কাঠামোর ছিদ্রগুলি কঠিন পদার্থের মধ্যে একটি বর্ধিত নেটওয়ার্কের মাধ্যমে আয়নগুলির সাথে অনেক বেশি বৈদ্যুতিক চার্জ বহন করতে সক্ষম করে।

এই বৈশিষ্ট্যগুলির মানে হল যে বিজ্ঞানীরা তাদের ব্যাটারির ভোল্টেজ এবং ক্যাপাসিট্যান্স উভয়ই দাহ্য তরল ইলেক্ট্রোলাইট ধারণকারী ব্যাটারির তুলনায় বাড়াতে সক্ষম হয়েছেন। প্রকৃতপক্ষে, অধ্যাপক স্যাডোওয়ে বলেছেন: "আমরা 12 ভোল্ট সহ একটি লিথিয়াম-এয়ার সেল প্রদর্শন করেছি যা 90 ডিগ্রি সেলসিয়াস [194° ফারেনহাইট] তাপমাত্রায় কাজ করে। এটি অন্য কারও অর্জনের চেয়ে বেশি।"

এই নতুন ব্যাটারি ডিজাইনের দাহ্য ইলেক্ট্রোলাইটগুলির তুলনায় অন্যান্য সম্ভাব্য সুবিধা রয়েছে, যার মধ্যে সিরামিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলি সাধারণত জৈবগুলির চেয়ে বেশি স্থিতিশীল। "আশ্চর্যজনক বিষয় হল এটি কতটা ভাল কাজ করেছে," অধ্যাপক স্যাডোওয়ে বলেছেন। "আমরা এই কোষ থেকে যতটা শক্তি পেয়েছি তার চেয়ে বেশি শক্তি পেয়েছি।"

এই স্থিতিশীলতা নির্মাতাদেরকে ল্যাপটপ বা বৈদ্যুতিক গাড়িগুলিতে প্রচুর পরিমাণে সলিড-স্টেট সেল প্যাক করার অনুমতি দিতে পারে তাদের অতিরিক্ত গরম করার বিষয়ে চিন্তা না করেই, ডিভাইসগুলিকে আরও নিরাপদ করে এবং তাদের কার্যকরী জীবনকে দীর্ঘায়িত করে। বর্তমানে, এই ধরনের ব্যাটারি অতিরিক্ত গরম হলে আগুনে পুড়ে যাওয়ার ঝুঁকি থাকে – যেমনটি সম্প্রতি ঘটেছে Samsung Galaxy Note 7 ফোনের ক্ষেত্রে। দহন বজায় রাখার জন্য কোষের অভ্যন্তরে কোন বায়ু না থাকার কারণে উদ্ভূত শিখাগুলি ছড়িয়ে পড়তে অক্ষম হবে; প্রকৃতপক্ষে, তারা প্রাথমিক ক্ষতির স্থানের বাইরে ছড়িয়ে পড়তে অক্ষম হবে।

এই কঠিন পদার্থগুলিও খুব দীর্ঘস্থায়ী হয়; বিপরীতে, দাহ্য তরল ইলেক্ট্রোলাইট দিয়ে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি তৈরি করার কিছু প্রচেষ্টা, যা উচ্চ তাপমাত্রায় (100° সেন্টিগ্রেডের বেশি) কাজ করে নিয়মিতভাবে 500 বা 600 চক্রের পরে আগুন ধরে যায়। সিরামিক ইলেক্ট্রোলাইট আগুন না ধরে 7500 টিরও বেশি চার্জ/স্রাব চক্র সহ্য করতে পারে।"

ইভির পরিসর বাড়ানো এবং স্মার্টফোনের আগুন প্রতিরোধ উভয়ের জন্যই নতুন অনুসন্ধানগুলি অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ হতে পারে। স্যাডোওয়ের মতে: "পুরনো প্রজন্মের ব্যাটারিতে সীসা অ্যাসিড [গাড়ির] স্টার্টার ব্যাটারি ছিল। তাদের পরিসর স্বল্প ছিল কিন্তু সেগুলি অবিশ্বাস্যভাবে নির্ভরযোগ্য ছিল," তিনি যোগ করেন যে তাদের অপ্রত্যাশিত দুর্বলতা ছিল যে "যদি এটি প্রায় 60 ডিগ্রি সেলসিয়াসের চেয়ে বেশি গরম হয় তবে এটা আগুন ধরবে।"

আজকের লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি, তিনি ব্যাখ্যা করেন, এটি থেকে একটি ধাপ উপরে। "তাদের একটি দীর্ঘ পরিসর আছে কিন্তু মারাত্মক অতিরিক্ত গরম এবং আগুন ধরার ফলে সেগুলি ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে," তিনি যোগ করেছেন যে নতুন সলিড-স্টেট ব্যাটারি সম্ভাব্য একটি "মৌলিক অগ্রগতি" কারণ এটি আরও বেশি নির্ভরযোগ্য, নিরাপদ ডিভাইসের দিকে নিয়ে যেতে পারে৷

MIT-এর বিজ্ঞানীরা মনে করেন যে এই প্রযুক্তিটি ব্যাপকভাবে ব্যবহার হতে পাঁচ বছর সময় লাগতে পারে কিন্তু এমনকি পরের বছরের প্রথম দিকে তারা স্যামসাং বা অ্যাপলের মতো বড় নির্মাতাদের স্মার্টফোনে এই ধরনের ব্যাটারি লাগানোর আশা করছেন। তারা আরও উল্লেখ করেছে যে ল্যাপটপ এবং বৈদ্যুতিক যান সহ ফোন ছাড়াও এই সেলগুলির জন্য অনেক বাণিজ্যিক ব্যবহার রয়েছে।

তবে প্রফেসর স্যাডোওয়ে সতর্ক করেছেন যে প্রযুক্তিটি নিখুঁত হওয়ার আগে এখনও কিছু পথ যেতে হবে। "আমাদের কাছে এমন একটি কোষ আছে যা দেখতে সত্যিই চমৎকার কিন্তু এটি খুব প্রাথমিক দিন... আমরা এখনও বড় আকারের, উচ্চ-শক্তির ঘনত্বের ইলেক্ট্রোড সহ কোষ তৈরি করতে পারিনি।"

স্যাডোওয়ে বিশ্বাস করে যে এই অগ্রগতিটি অবিলম্বে ব্যাপকভাবে গ্রহণ করা হবে কারণ এতে কেবলমাত্র অনেক বেশি পরিসরের সাথে ইভিতে জ্বালানি দেওয়ার সম্ভাবনাই নয়, স্মার্টফোনের আগুন প্রতিরোধ করার সম্ভাবনাও রয়েছে। সম্ভবত আরও আশ্চর্যজনক হল তার ভবিষ্যদ্বাণী যে সলিড স্টেট ব্যাটারিগুলি পাঁচ বছরেরও কম সময়ের মধ্যে সর্বজনীনভাবে ব্যবহৃত হতে পারে যখন বেশিরভাগ নির্মাতারা তাদের নিরাপত্তা এবং নির্ভরযোগ্যতা সম্পর্কে নিশ্চিত হন।