সলিড স্টেট ব্যাটারি পরিচিতি
একটি ব্যাটারিতে, ইতিবাচক আয়নগুলি একটি আয়ন কন্ডাকটরের মাধ্যমে নেতিবাচক এবং ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের মধ্যে চলে যায় এবং বৈদ্যুতিক প্রবাহ উৎপন্ন করতে ইলেকট্রন সরবরাহ করে। প্রচলিত ব্যাটারির উদাহরণ লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে , আয়নিক কন্ডাকটর হল একটি অত্যন্ত দাহ্য তরল জৈব যৌগ যা একটি উল্লেখযোগ্য অসুবিধা। তরল কন্ডাক্টর প্রতিস্থাপনের জন্য উচ্চ-কার্যকারিতা কঠিন কন্ডাক্টর খুঁজে পেতে বিভিন্ন গবেষণা এবং উন্নয়ন প্রক্রিয়াগুলি বিভিন্ন ধরণের যৌগ সংশ্লেষিত করে। গবেষকরা একটি সলিড-স্টেট আয়ন কন্ডাক্টর আবিষ্কার করেছেন যা একটি প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন কন্ডাক্টরের কর্মক্ষমতাকে ছাড়িয়ে গেছে। যেমন: LGPS সালফাইড কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট (LGPS: লিথিয়াম, জার্মেনিয়াম, ফসফরাস, সালফার)
একটি সলিড স্টেট ব্যাটারি কি? এটি এমন প্রযুক্তি পদ্ধতি যা অধিকতর নিরাপত্তা, উচ্চ শক্তির ঘনত্ব এবং খরচ-কার্যকারিতার উচ্চ সম্ভাবনা রয়েছে। ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনে ব্যাটারি প্রযুক্তির জন্য সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি ভবিষ্যত। ক্যাথোড, অ্যানোড, বিভাজক এবং ইলেক্ট্রোলাইট একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তৈরি করে। তরল ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণটি তরল অবস্থার ব্যাটারিতে (লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি) ব্যবহৃত হয়, যা স্মার্টফোন, পাওয়ার টুলস এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনে প্রয়োগ করা হয়। অন্যদিকে, একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারি প্রচলিত ব্যাটারিতে ব্যবহৃত তরল ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবর্তে একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে।
একটি ব্যাটারির ইলেক্ট্রোলাইট হল একটি পরিবাহী রাসায়নিক মিশ্রণ যা অ্যানোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে কারেন্ট যেতে দেয়। বিভাজক একটি শর্ট সার্কিট এড়াতে. সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি হল একটি অ্যানোড, ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট সহ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষ, অনেকটা অন্যান্য ব্যাটারির মতো। ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটগুলি শক্ত, সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির বিপরীতে।
বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ লি-আয়ন ব্যাটারিতে একটি বিভাজক রয়েছে যা ক্যাথোড এবং অ্যানোডকে তরল ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণ দ্বারা পৃথক করে রাখে। অন্যদিকে, সলিড-স্টেট ব্যাটারি তরল ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণের পরিবর্তে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে এবং কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটও বিভাজক হিসাবে কাজ করে। সলিড স্টেট ইভি ব্যাটারির ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য এই ব্যাটারিগুলি অপরিহার্য এবং জোরালোভাবে প্রয়োজন। এগুলি দাহ্য, এবং বিস্ফোরণের সম্ভাবনা নগণ্য। সলিড-স্টেট ব্যাটারির উদাহরণ হল লিথিয়াম ফসফেট গ্লাস। এই ব্যাটারিতে শক্তির ঘনত্ব বেশি।
একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারির শক্তি ক্ষমতা তরল ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণ সহ লি-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে বেশি। যেহেতু বিস্ফোরণ বা আগুনের কোন সম্ভাবনা নেই, তাই সুরক্ষা উপাদানগুলির প্রয়োজন নেই, যা স্থান বাঁচায়। ব্যাটারিগুলি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় দ্বিগুণ শক্তিতে প্যাক করতে পারে যার ফলে তাদের শক্তি বৃদ্ধি পায়। যেহেতু মাত্র কয়েকটি ব্যাটারির প্রয়োজন, একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারি প্রতি ইউনিট এলাকায় শক্তির ঘনত্ব বাড়াতে পারে।
সলিড স্টেট ব্যাটারি প্রযুক্তি
এসএসবি প্রধানত নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলিতে ফোকাস করে:
উচ্চ শক্তি ঘনত্ব:
- কম খরচ: সস্তা উপকরণের ব্যবহার এবং সাশ্রয়ী প্রক্রিয়া এবং উচ্চ শক্তির ঘনত্বের কারণে।
- উচ্চ নিরাপত্তা: অতিরিক্ত চার্জিং সহনশীলতা, গভীর চার্জ সহনশীলতা
- দুষ্প্রাপ্য পদার্থের নিম্ন নির্ভরতা: কম ভূতাত্ত্বিক নির্ভরতা, লিথিয়াম, কোবাল্টের মতো উপকরণের প্রতিস্থাপন।
- নিম্ন পরিবেশগত প্রভাব: কোন বিষাক্ত পদার্থ, কোন ভারী ধাতু, কোন বিপজ্জনক রাসায়নিক, পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ উত্পাদন, উপকরণ নিষ্পত্তি বা পুনর্ব্যবহার করা সহজ।
- অন্যান্য: গভীর স্রাব ক্ষমতা, দ্রুত চার্জ, বা স্রাব ক্ষমতা.
সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট হল সলিড-স্টেট ব্যাটারির মূল উপাদান। তিনটি প্রধান ধরনের সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট উপকরণ রয়েছে।
অজৈব পদার্থ: অজৈব স্ফটিক পদার্থ, অজৈব নিরাকার পদার্থ। যেহেতু অজৈব ইলেক্ট্রোলাইটগুলির উচ্চ স্থিতিস্থাপক মডিউলি, শক্তিশালী তাপ/রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, একটি বড় ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উইন্ডো, উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা এবং কম ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা রয়েছে, তাই এই ইলেক্ট্রোলাইটগুলি কঠোর পরিবেশে কাজ করতে পারে এমন কঠোর ব্যাটারি ডিজাইনের জন্য আরও উপযুক্ত।
কঠিন পলিমার: যেমন: পলিথিন অক্সাইড। যদিও পলিমার ইলেক্ট্রোলাইটগুলির আয়নিক পরিবাহিতা অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলির তুলনায় কম, তারা বিভিন্ন জ্যামিতি, উচ্চ নমনীয়তা প্রদান করতে পারে এবং কম খরচে এবং সরলীকৃত উত্পাদন প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন হয়। ব্যাটারি কোষগুলিকে একীভূত করার সময়, কঠিন পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট সহজেই একটি কার্যকর ইলেক্ট্রোড-ইলেক্ট্রোলাইট লিঙ্ক তৈরি করতে পারে, যা ব্যাটারির বৈদ্যুতিন রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং চক্রের জীবনকে বাড়িয়ে তুলতে পারে। একটি তরল ইলেক্ট্রোলাইট ঐতিহ্যগত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত হয় এবং এটি সাধারণত ইলেক্ট্রোডের সাথে ভাল যোগাযোগ করে।
ইলেক্ট্রোডগুলি স্পঞ্জের মতো তরল শোষণ করে তাদের টেক্সচারযুক্ত পৃষ্ঠের জন্য ধন্যবাদ, যার ফলে একটি বড় যোগাযোগের ক্ষেত্র তৈরি হয়। তত্ত্বগতভাবে, দুটি কঠিন পদার্থকে নিরবচ্ছিন্নভাবে সংযুক্ত করা যায় না। ফলস্বরূপ, ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি। কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ফসফেট ইলেক্ট্রোডগুলির জন্য একটি স্থিতিশীল বাহক মাধ্যম হিসাবে কাজ করে, যা উভয় পাশে স্ক্রিন প্রিন্ট করা হয়। নতুন সলিড-স্টেট ব্যাটারি, ঐতিহ্যবাহী লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির বিপরীতে, সম্পূর্ণরূপে বিষাক্ত বা বিপজ্জনক পদার্থ মুক্ত।
উভয় ধরনের উপকরণের সুবিধা পেতে অজৈব এবং পলিমার উপকরণগুলিকে একত্রিত করা হয়। এই ইলেক্ট্রোলাইটগুলি উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা দেখায় এবং তুলনামূলকভাবে নমনীয়।
কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের যান্ত্রিক, বৈদ্যুতিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে অ্যানোড এবং ক্যাথোড ইলেক্ট্রোডের সাথে তাদের ইন্টারফেস/ইন্টারফেসগুলি সলিড-স্টেট ব্যাটারির দক্ষতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।
তিনটি অপরিহার্য ঘটনার উপর জোর দিয়ে সলিড-স্টেট ব্যাটারির মৌলিক সমস্যাগুলি:
(i) উন্নত আয়নিক পরিবাহী উৎপাদনের নীতি,
(ii) রাসায়নিকভাবে অস্থির ইলেক্ট্রোলাইট-ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেসে কাঠামোগত অগ্রগতি, এবং
(iii) ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট আর্কিটেকচার সহ সলিড-স্টেট ব্যাটারি প্রক্রিয়াকরণের প্রভাব। সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইটস (SSEs) শুধুমাত্র নিরাপত্তা সমস্যা সমাধান করতে পারে না কিন্তু একটি ধাতব অ্যানোড এবং উচ্চ-ভোল্টেজ অপারেশন ব্যবহারের জন্যও অনুমতি দেয়।
সলিড-স্টেট ব্যাটারি (SSB) পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারির জন্য সেরা সমাধানগুলির মধ্যে একটি কারণ কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলির তাপীয় স্থিতিশীলতা অনেক বেশি। অধিকন্তু, অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলি চরম তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে, যেমন 50 থেকে 200°C বা তারও বেশি, যেখানে জৈব ইলেক্ট্রোলাইটগুলি জমা, ফুটন্ত বা পচনের কারণে ব্যর্থ হয়।
অল-সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করার সময় প্রত্যাশিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল আউটপুট অর্জন করতে, চারটি অনন্য বৈশিষ্ট্য বিবেচনা করা হয়। এই বৈশিষ্ট্য অন্তর্ভুক্ত:
( i ) উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা (+ Li> 104 S/cm);
(ii) লিথিয়াম ডেনড্রাইটের অনুপ্রবেশ রোধ করার জন্য পর্যাপ্ত যান্ত্রিক শক্তি এবং কিছু কাঠামোগত ত্রুটি;
(iii) কম খরচে কাঁচামাল এবং সহজ প্রস্তুতি প্রক্রিয়া; এবং
(iv) লিথিয়াম-আয়ন বিস্তারের জন্য কম সক্রিয়করণ শক্তি।
সলিড স্টেট ব্যাটারির সুবিধা
- সরল গঠন: কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলি অ্যানোড এবং ক্যাথোডের সংস্পর্শ রোধ করে বিভাজক হিসাবে কাজ করে যার ফলে উচ্চ শক্তির ঘনত্ব হয় এবং বিভাজকের খরচ এড়ানো যায়।
- উচ্চ ভোল্টেজ: কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলির পচন বেশি যা ফলস্বরূপ উচ্চ শক্তির ঘনত্বের দিকে পরিচালিত করে।
- অ দাহ্য কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট।
- ইলেক্ট্রোলাইট হল শিখা নিরোধক।
- তরল ইলেক্ট্রোলাইট লিক হওয়ার ঝুঁকি নেই।
- একটি বৃহত্তর অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা নেতৃস্থানীয় উচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রায় ব্যবহার করা যেতে পারে.
- একটি প্যাকেজে সেল স্ট্যাকিংয়ের সম্ভাবনা।
- সাধারণ কোষের গঠন এবং সাধারণ উৎপাদন খরচ সলিড-স্টেট ব্যাটারিকে সাশ্রয়ী করে তোলে।
- সলিড-স্টেট ব্যাটারি লিকুইড স্টেট ব্যাটারির চেয়ে 6 গুণ দ্রুত চার্জ হয়।
- একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারির জীবনকাল 10 বছর পর্যন্ত স্থায়ী হতে পারে।
সলিড স্টেট ব্যাটারির অসুবিধা
- সলিড স্টেট ব্যাটারির সাথে খরচ ছাড়াও ডেনড্রাইট সবচেয়ে গুরুতর সমস্যা। ডেনড্রাইট হল একটি লিথিয়াম ধাতব স্ফটিক যা অ্যানোড থেকে শুরু হয় এবং ব্যাটারি জুড়ে ছড়িয়ে পড়তে পারে। কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের আয়নগুলি উচ্চ কারেন্ট চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের কারণে কঠিন লিথিয়াম ধাতুর একটি শীট তৈরি করতে ইলেকট্রনের সাথে যুক্ত হওয়ার কারণে এটি ঘটে।
- এই ব্যাটারিগুলি ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স এবং বৈদ্যুতিক যানবাহনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় না কারণ এগুলি খুব ব্যয়বহুল। সলিড স্টেট ব্যাটারির কারণে ধীর গতিবিদ্যা প্রদর্শন করে:
- নিম্ন আয়নিক পরিবাহিতা
- উচ্চ ইন্টারফেসিয়াল প্রতিরোধের
- দুর্বল ইন্টারফেসিয়াল যোগাযোগ
সলিড স্টেট ব্যাটারি কিভাবে কাজ করে?
পূর্বে উল্লিখিত হিসাবে, সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লি ব্যবহার করে যার সাথে কঠিন ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান রয়েছে। চার্জ বা স্রাবের সময়, আয়নগুলি দ্রবণে দ্রবীভূত একটি আয়নিক লবণের পরিবর্তে একটি আয়ন-পরিবাহী কঠিন ম্যাট্রিক্সে স্থানান্তরিত হয়, যার ফলে চার্জ বা স্রাবের প্রতিক্রিয়া ঘটে। সলিড-স্টেট ব্যাটারিতে শক্তি সঞ্চয় এবং বিতরণ করতে রেডক্স প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। অ্যানোড অক্সিডেশনের মধ্য দিয়ে যায়, যখন ক্যাথোড হ্রাস পায়, এবং ব্যাটারি প্রয়োজন অনুসারে শক্তি সঞ্চয় (চার্জ) এবং মুক্তি (নিঃসরণ) করতে এই ঘটনাটি ব্যবহার করতে পারে।
শক্তি নিঃসরণ করার সময়, আয়নগুলি ব্যাটারির উপাদানগুলির মধ্যে একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটায় যার নাম ‘রিডক্স’, যেখানে মুক্ত ইলেক্ট্রন সহ যৌগ তৈরি করতে অ্যানোডে অক্সিডেশন ঘটে, যা বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করে এবং ক্যাথোডে হ্রাস ঘটে যৌগ তৈরি করতে যা ইলেকট্রন অর্জন করে এবং তাই ক্ষমতা সংরক্ষণ. যখন একটি ব্যাটারি চার্জ করা হয় তখন প্রক্রিয়াটি বিপরীত হয়। সলিড-স্টেট ব্যাটারি (ক্যাথোড) ডিসচার্জ করার সময় ইতিবাচকভাবে চার্জ করা আয়নগুলি ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড (অ্যানোড) থেকে পজিটিভ ইলেক্ট্রোডে (ক্যাথোড) যায়। এটি ক্যাথোডে ধনাত্মক চার্জের বিকাশ ঘটায় এবং অ্যানোড থেকে ইলেকট্রন শোষণ করে।
যাইহোক, যেহেতু ইলেকট্রনগুলি ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যেতে পারে না, তাই তাদের অবশ্যই একটি সার্কিটের মাধ্যমে ভ্রমণ করতে হবে, যা এটির সাথে সংযুক্ত থাকে, যেমন একটি বৈদ্যুতিক মোটরকে শক্তি প্রদান করে। চার্জ করার প্রক্রিয়ায়, আয়নগুলি অ্যানোডে স্থানান্তরিত হয়, একটি চার্জ জমা করে যা একটি সার্কিটের মাধ্যমে ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন শোষণ করে। ব্যাটারি সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা হয়েছে বলে ধরে নেওয়া হয় যখন আর কোন আয়ন ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডে প্রবাহিত হতে পারে না। সলিড-স্টেট ব্যাটারির সাইকেল চালানোর সময় উচ্চ পরিবাহিতা বজায় রাখার জন্য তাদের স্তরগুলির মধ্যে বিভিন্ন সংযোজন এবং বাইন্ডারের প্রয়োজন হয়। চার্জিং এবং ডিসচার্জিং পিরিয়ডের সময় যোগাযোগ বজায় রাখার জন্য উপকরণগুলিকে অবশ্যই চাপের মধ্যে রাখতে হবে। চার্জিং এবং ডিসচার্জিং চক্রের সময় পদার্থের স্বাভাবিক প্রসারণ এবং সংকোচন একটি দৃঢ় স্পর্শ বজায় রাখার অসুবিধাগুলিকে যোগ করে।
সময়ের সাথে সাথে প্রসারণ এবং সংকোচন বন্ধনকে দুর্বল করে দিলে কোষের চক্র জীবন এবং আউটপুট ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে। লি-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি প্যাক স্তরকেও সরল করে, যেখানে পৃথক কোষগুলি সংযুক্ত থাকে। সলিড-স্টেট ব্যাটারির তাপ নিয়ন্ত্রণের জন্য খুব বেশি প্রয়োজন হয় না কারণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে তাদের কার্যকারিতা উন্নত হয়।
সামগ্রিক চার্জ এবং স্রাবের হার, সেইসাথে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের আয়নিক পরিবাহিতা, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়। ফলস্বরূপ, একটি সলিড-স্টেট সেলের চূড়ান্ত অপারেটিং তাপমাত্রা শুধুমাত্র লিথিয়ামের গলনাঙ্ক দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে, যা 180 ডিগ্রি সেলসিয়াস। তদ্ব্যতীত, জ্বলনযোগ্য লি-আয়ন তরল ইলেক্ট্রোলাইটের অনুপস্থিতি বিপর্যয়মূলক কোষ বা প্যাক ব্যর্থতা সম্পর্কে নকশা উদ্বেগ দূর করে। লিথিয়াম ধাতু-ভিত্তিক সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলিকে লি-আয়ন ব্যাটারির বিকল্প হিসাবে ব্যবহার করা উচিত কারণ সাধারণ লি-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত গ্রাফাইট অ্যানোডের লিথিয়াম (0.20 V) এর তুলনায় কম সম্ভাবনা রয়েছে, যা সমতুল্য ভোল্টেজ এবং কর্মক্ষমতা সহ আরও বেশি ভলিউমেট্রিক শক্তি ঘনত্ব প্রদান করে। .
কঠিন অবস্থার ব্যাটারি পাওয়া যায়?
পেসমেকার, RFID, এবং পোর্টেবল ডিভাইসগুলি সলিড-স্টেট ব্যাটারি ব্যবহার করে। এর মধ্যে কিছু ব্যাটারি স্পেস অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা হচ্ছে। EV/HEV অটোমোবাইল বাজারে সলিড-স্টেট ব্যাটারির জন্য বাণিজ্যিকীকরণ পদ্ধতি। সলিড-স্টেট ব্যাটারি আনার জন্য কেবল একটি উপযুক্ত সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট তৈরি করা নয়, এর মতো বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করা:
- উপাদান সরবরাহ এবং বিক্রয় সুরক্ষিত.
- সেল এবং প্যাক উত্পাদন সরঞ্জাম এবং উন্নয়ন.
বছরের পর বছর উন্নয়ন সত্ত্বেও, অনেক খেলোয়াড় বাজারে সলিড-স্টেট ব্যাটারি আনতে সফল হয়নি। ঘরের তাপমাত্রায়, আয়নিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলি সাধারণত তরল ইলেক্ট্রোলাইটের চেয়ে অনেক কম মাত্রার হয়। সলিড-স্টেট ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণের জন্য এটি অন্যতম প্রধান বাধা। যদিও সলিড-স্টেট ব্যাটারির ধারণা কয়েক দশক ধরে আছে, ইলেকট্রনিক্স ফার্ম, গাড়ি প্রস্তুতকারক এবং সাধারণ শিল্প সরবরাহকারীদের বিনিয়োগের জন্য এখন অগ্রগতি হচ্ছে।
কেন সলিড-স্টেট ব্যাটারি ভালো?
সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি তাদের তরল-ভরা প্রতিকূলগুলির উপর অনেকগুলি সুবিধা প্রদান করে, যার মধ্যে ব্যাটারি দীর্ঘকাল, দ্রুত চার্জ হওয়ার সময় এবং একটি মসৃণ অভিজ্ঞতা রয়েছে৷ তরল ইলেক্ট্রোলাইটে ইলেক্ট্রোডগুলিকে স্থগিত করার পরিবর্তে, সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি অ্যানোড, ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটকে তিনটি সমতল স্তরে সংকুচিত করে। ফলস্বরূপ, এগুলিকে আরও ছোট করা যেতে পারে—অথবা অন্তত উচ্চারণ করা যেতে পারে যা এখনও একটি বড় দ্রাবক ব্যাটারির মতো একই পরিমাণ শক্তি বহন করে।
সুতরাং, যখন একটি ফোন বা ল্যাপটপে একই ক্ষমতার সলিড-স্টেট ব্যাটারি সহ লিথিয়াম-আয়ন বা লিথিয়াম-পলিমার ব্যাটারি থাকে, তখন এটি অনেক বেশি সময় ধরে চলবে। একটি সিস্টেম তৈরি করা হয় যা একই পরিমাণ চার্জ বহন করে কিন্তু অনেক ছোট এবং পাতলা। সলিড স্টেট ব্যাটারি, যখন বর্তমান ডিভাইস বা এমনকি বৈদ্যুতিক যানবাহনকে পাওয়ার জন্য ব্যবহার করা হয়, তখন ব্যাটারিগুলি অনেক দ্রুত রিচার্জ করতে পারে কারণ আয়নগুলি ক্যাথোড থেকে অ্যানোডে অনেক দ্রুত ভ্রমণ করতে পারে। একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারি ক্ষমতার পরিপ্রেক্ষিতে বিভিন্ন রিচার্জেবল ব্যাটারি 500 শতাংশ বা তার বেশি প্রদর্শন করতে পারে এবং সময়ের দশমাংশে চার্জ করতে পারে। সলিড-স্টেট ব্যাটারি পরিবেশের জন্য কম ক্ষতিকর।
সলিড-স্টেট পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারিগুলি প্রচলিত ব্যাটারির তুলনায় কম পরিবেশগতভাবে বিপজ্জনক। যেহেতু সলিড-স্টেট ব্যাটারির পারফরম্যান্স এবং শক্তির ঘনত্ব বেশি থাকে, তাই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি যেগুলি করে তার শীতলকরণ এবং নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলির প্রয়োজন হয় না, যার ফলে একটি ছোট সামগ্রিক আকার, আরও ডিভাইসের স্বাধীনতা এবং কম ওজন হয়।
যেহেতু সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি তরল ইলেক্ট্রোলাইটে রাসায়নিক পদার্থের দ্বারা সৃষ্ট ইলেক্ট্রোড ক্ষয় প্রতিরোধী বা ইলেক্ট্রোলাইটে কঠিন স্তর তৈরি করা যা ব্যাটারির আয়ুকে ছোট করে, তাই সলিড-স্টেট ব্যাটারি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে বেশি ডিসচার্জ এবং চার্জ চক্র পরিচালনা করতে পারে। সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে সাতগুণ বেশি রিচার্জ করা যেতে পারে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি যে কয়েক বছরের জন্য স্থায়ী হয় তার পরিবর্তে তাদের দশ বছর অনুমতি দেয়। শিক্ষাপ্রতিষ্ঠান, ব্যাটারি নির্মাতারা এবং উপাদান বিশেষজ্ঞরা সকলেই অনুসন্ধান করছেন যে সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি ব্যাপক ব্যবহারের জন্য পরবর্তী প্রজন্মের শক্তি উত্সে রূপান্তরিত হতে পারে।
সলিড স্টেট ব্যাটারি কি দ্রুত চার্জ হয়?
কিছু কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের আয়নিক পরিবাহিতা 5 mS/cm এর বেশি এবং একক-আয়ন পরিবাহী। উচ্চ প্রবাহে, এটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটে মেরুকরণ প্রতিরোধকে বাধা দেয়। ফলস্বরূপ, দ্রুত চার্জিং সম্ভাব্যভাবে সম্ভব। সলিড-স্টেট ব্যাটারিগুলি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে জ্বলনযোগ্য তরল ইলেক্ট্রোলাইট প্রতিস্থাপন করতে একটি কঠিন উপাদান, সাধারণত একটি পলিমার বা সিরামিক যৌগ ব্যবহার করে। লিথিয়াম-ধাতু অ্যানোডগুলি ঐতিহ্যগত গ্রাফাইট বা সিলিকন অ্যানোডগুলির বিকল্প হিসাবে চালু করা হয়েছে। সলিড-স্টেট লিথিয়াম-ধাতু ব্যাটারিগুলি বিকাশের এই প্রচেষ্টাটি উল্লেখযোগ্যভাবে চার্জ করার সময় হ্রাস করার সাথে সাথে শক্তির ঘনত্ব দ্বিগুণ করার সম্ভাবনা রয়েছে।
কিভাবে একটি কঠিন অবস্থা ব্যাটারি তৈরি করা হয়?
সলিড স্টেট ব্যাটারিতে, শুধুমাত্র দুটি প্রধান স্তর রয়েছে, ক্যাথোড একটি পজিটিভ ইলেক্ট্রোড একটি সলিড-স্টেট সিরামিক বিভাজকের সাথে বৈদ্যুতিক যোগাযোগ যা পলিমার বিভাজককে প্রতিস্থাপন করে, যা প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে পাওয়া ছিদ্রযুক্ত পলিমার বিভাজককে প্রতিস্থাপন করে। অল-সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইটগুলি সুপারিয়নিক কন্ডাক্টর এবং অপ্টিমাইজ করা ইন্টারফেসের উপর নির্ভর করে।
একটি ভাল সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইট বিকাশের চ্যালেঞ্জ হল ইন্টারফেস, ট্রিপল-ফেজ সীমানা অতিক্রম করা যেখানে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড, আয়ন এবং ইলেকট্রনগুলিকে একযোগে পরিবহণ করতে হয়, যার জন্য খুব বিরতিহীন পর্যায় প্রয়োজন। ইন্টারফেসে একযোগে ইলেক্ট্রন এবং আয়ন পরিবহন করা এবং ইন্টারফেস নিয়ন্ত্রণ করা একটি চ্যালেঞ্জ।
ইতিবাচক ইলেক্ট্রোলাইট এবং কার্বনের উপস্থিতিতে ইলেক্ট্রোলাইটের অক্সিডেটিভ স্থিতিশীলতার সাথে রাসায়নিক স্থিতিশীলতার সমস্যা এবং ধাতব আয়ন ডেনড্রাইটের সমস্যাগুলির জন্য সুরক্ষিত ইন্টারফেসগুলির অন্তর্ভুক্তি প্রয়োজন। সলিড ইলেক্ট্রোলাইটের আয়ন পরিবাহিতা তরল ইলেক্ট্রোলাইটের চেয়ে কম মাত্রায় থাকে। ইলেক্ট্রোলাইট-ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেসে প্রতিরোধের অপ্টিমাইজ করাও অপরিহার্য।
ব্যাটারির জন্য কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের জন্য চ্যালেঞ্জ:
উচ্চ সক্রিয় ভর সহ পুরু যৌগিক ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড: সলিড-স্টেট ইলেক্ট্রোলাইটের উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা। অক্সাইডের সাথে স্থিতিশীল ইন্টারফেস এবং ইলেকট্রনিকভাবে পরিবাহী সংযোজন সহ কম রেডক্স কার্যকলাপ।
পাতলা কম ভরের কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লির ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, নমনীয়তা এবং গতিশীল চাপ নিয়ন্ত্রণ থাকা উচিত।
সমস্ত SSB ইলেক্ট্রোলাইট উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা এবং অ্যানোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে চমৎকার স্থায়িত্বের একটি অভূতপূর্ব সমন্বয় অফার করে। অ্যানোডের সামঞ্জস্যতা এটির মূল কারণ এটি অন্যান্য প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় কোষের স্তরে একটি প্রাথমিক সুবিধা প্রদান করে।
তিনটি প্রধান কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট আছে:
পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট : পলিমার ইলেক্ট্রোলাইটের সুবিধা হল সেল প্রক্রিয়াযোগ্যতা। ত্রুটিগুলি হল ধাতুর বিরুদ্ধে তুলনামূলকভাবে দুর্বল স্থিতিশীলতা এবং বিশেষ করে নিম্ন তাপমাত্রায় তুলনামূলকভাবে দুর্বল পরিবাহিতা।
নিম্ন আয়নিক পরিবাহিতা = আয়নের নিম্ন পরিবহন = কম শক্তি।
অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইট: তারা আদর্শ যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের অধিকারী, খুব অনমনীয় এবং ধাতব অ্যানোডের বিরুদ্ধে রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল। অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে কত দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হতে পারে এবং প্রক্রিয়া করা কঠিন কারণ তাদের খুব উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয় তার পরিপ্রেক্ষিতে প্রধান ত্রুটিগুলির মধ্যে নিম্ন-গ্রেডের ক্ষমতা অন্তর্ভুক্ত। তারা উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতা, নগণ্য কোষ প্রক্রিয়াযোগ্যতা, আর্দ্রতার প্রতি সংবেদনশীল এবং পরিবাহিতার ক্ষেত্রে মাঝারি। অক্সাইড-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলি সাধারণত রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল এবং উচ্চ-শক্তি ক্যাথোড উপকরণগুলির সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে।
আয়ন পরিবাহিতা অবশ্য সালফাইড-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটের তুলনায় কম।
পেরোভস্কাইটের সাথে উপকরণ (LLTO: লিথিয়াম ল্যান্থানাম টাইটানিয়াম অক্সাইড)
গারনেট গঠন (LLZO, লিথিয়াম ল্যান্থানাম জিরকোনিয়াম অক্সাইড), পাশাপাশি NASICON (LAGP: লিথিয়াম অ্যালুমিনিয়াম জার্মেনিয়াম ফসফেট), অক্সাইড-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলির মধ্যে চিত্তাকর্ষক।
সালফাইড ইলেক্ট্রোলাইট: তারা সেই পলিমার এবং একটি অক্সাইডের মধ্যে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য ধারণ করে। এগুলি যেকোন ইলেক্ট্রোলাইট শ্রেণীর বেশি পরিবাহী। সমস্ত রেকর্ড-ব্রেকিং ইলেক্ট্রোলাইট সালফাইড শ্রেণীর উপকরণ থেকে আসে। তারা উচ্চ পরিবাহিতা, উচ্চ কোষ প্রক্রিয়াযোগ্যতা এবং উচ্চ তাপ ক্ষমতার অধিকারী কিন্তু আর্দ্রতার প্রতি সংবেদনশীল। সালফাইড-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটগুলিতে আয়নিক পরিবাহিতা সাধারণত বেশি, তবে তারা আরও রাসায়নিকভাবে অস্থির।
ঘরের তাপমাত্রায়, নিরাকার লিথিয়াম টিন ফসফরাস সালফাইড (LSPS) এর আয়ন পরিবাহিতা খুব বেশি থাকে। অন্যদিকে, লিথিয়াম ধাতুর সাথে অসঙ্গতি একটি উদ্বেগের বিষয়।
একটি উপাদান যা ইলেক্ট্রোলাইট নির্ধারণ করে একটি সংযোজন হিসাবে পরিচিত। একটি সংযোজন হল একটি ছোট পরিমাণ উপাদান যা ক্যাথোড এবং অ্যানোড পৃষ্ঠের উপর একটি প্রতিরক্ষামূলক আবরণ তৈরি করে। এটি ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে লিথিয়াম আয়নগুলির মসৃণ উত্তরণকে সহজ করে ব্যাটারির অবক্ষয় রোধ করে।
ক্যাথোড এবং অ্যানোড অ্যাডিটিভ দুটি ধরণের সংযোজন। ক্যাথোড অ্যাডিটিভগুলি ক্যাথোড গঠনকে স্থিতিশীল করে এবং পৃষ্ঠকে রক্ষা করে, অতিরিক্ত গরম এবং অতিরিক্ত চার্জিং দূর করে ব্যাটারি বার্ধক্য প্রতিরোধ করে। অ্যানোড অ্যাডিটিভগুলি দ্রাবকের চেয়ে দ্রুত দ্রবীভূত হয়, অ্যানোডে একটি শক্তিশালী ফিল্ম তৈরি করে যা এর আয়ু বাড়ায়, অতিরিক্ত গরম হওয়া প্রতিরোধ করে এবং ব্যাটারি চার্জ রাখে। সংযোজনগুলি তার জীবনকাল প্রসারিত করে, উচ্চ-তাপমাত্রার সমস্যাগুলি উন্নত করে এবং প্রতিরোধ ক্ষমতা কমিয়ে সামগ্রিক সিস্টেমে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
একটি বিভাজক হল একটি পাতলা অন্তরক ঝিল্লি যার প্রায় চারটি বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা ক্যাথোড এবং অ্যানোডকে আলাদা করে রাখে। দ্বিতীয়ত, নাম অনুসারে, বিভাজকগুলি ব্যাটারির মধ্যে যোগাযোগ করা থেকে ক্যাথোড এবং অ্যানোডকে রক্ষা করে।
দ্বিতীয়ত, বিভাজকগুলিতে সাবমাইক্রন-আকারের ছিদ্র থাকে যা খালি চোখে অদৃশ্য, এবং ছিদ্রগুলি ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে যাওয়ার জন্য লিথিয়াম আয়নের চ্যানেল হিসাবে কাজ করে। যেহেতু বিভাজকগুলির ভাল যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা রয়েছে, তাই প্রসার্য সম্পত্তি উপ-পণ্য এবং বিদেশী পদার্থগুলিকে বাইরে রাখে, নিরাপত্তা নিশ্চিত করে। বৈদ্যুতিক রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল এবং উচ্চ-নিরোধক উপকরণ বিভাজক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। বিভাজকগুলি ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মিথস্ক্রিয়া এড়াতে অনুমিত হয়, এবং যদি তারা ব্যাটারির মধ্যে লিথিয়াম আয়ন বা অন্যান্য আয়নগুলির সাথে হস্তক্ষেপ করে তবে এটি বড় সমস্যাগুলির দিকে পরিচালিত করে। বিভাজকগুলি ছিদ্র বন্ধ করে সুরক্ষা নিশ্চিত করতে সক্ষম হওয়া উচিত এবং ব্যাটারির তাপমাত্রা একটি নির্দিষ্ট সীমা ছাড়িয়ে গেলে আয়নগুলির চলাচল প্রতিরোধ করতে সক্ষম হওয়া উচিত।
অবশেষে, এসএসবি বিভাজকগুলি যথেষ্ট ছোট হওয়া উচিত যাতে আরও সক্রিয় উপাদানগুলিকে ব্যাটারিতে অন্তর্ভুক্ত করা যায়, শক্তির ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। ক্ষতি এড়াতে এবং সুরক্ষা নিশ্চিত করতে, তাদের উচ্চ যান্ত্রিক শক্তিও থাকা উচিত।
কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট প্রয়োজনীয়তা
সলিড-স্টেট ব্যাটারির বাণিজ্যিকীকরণের জন্য বৈশিষ্ট্যগুলির একটি নির্দিষ্ট সংমিশ্রণ সহ সলিড ইলেক্ট্রোলাইটগুলির প্রয়োজন হবে। একটি উপযুক্ত তরল ইলেক্ট্রোলাইট বিকল্প হতে, কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের লিথিয়াম আয়নিক পরিবাহিতা 0.1 mS/cm এর বেশি থাকতে হবে। হয় ইলেক্ট্রোলাইট অবশ্যই লিথিয়াম হ্রাসের জন্য রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল হতে হবে, বা একটি নিষ্ক্রিয় প্রতিক্রিয়া স্তর তৈরি করতে হবে। অভ্যন্তরীণ কোষের প্রতিরোধ ক্ষমতা কম রাখতে, ইলেক্ট্রোলাইটকে কম-প্রতিরোধী ইন্টারফেস গঠন করতে হবে।
ক্ষারীয় ধাতু ইন্টারফেসে, যেখানে বায়ুমণ্ডল-প্রতিক্রিয়াশীল সাবস্ট্রেট স্তর, হ্রাসকৃত অক্সাইড এবং একজাতীয় ভেজা সবই যথেষ্ট ইন্টারফেস প্রতিরোধের দিকে পরিচালিত করতে পারে, কম-প্রতিরোধী ইন্টারফেস তৈরি করে জটিলতা তৈরি করে।, ইলেক্ট্রোলাইটের প্রসার এড়াতে পর্যাপ্ত শক্তি এবং ফ্র্যাকচার শক্ততা থাকতে হবে। ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে লিথিয়াম ফিলামেন্ট। অ্যানোড এবং ক্যাথোড সম্ভাব্য উভয় ক্ষেত্রেই, ইলেক্ট্রোলাইট অবশ্যই স্থিতিশীল হতে হবে।
কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ফর্ম
যেহেতু পলিমার কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলির আয়নিক পরিবাহিতা কম থাকে, তাই উচ্চতর আয়নিক পরিবহনের সুবিধা পেতে সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রায় (60°C–80°C) ব্যবহার করা হয়। যদিও পলিমারগুলির সাথে কাজ করা সহজ, তবে তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি লিথিয়াম ধাতব অ্যানোডকে স্থিতিশীল রাখার জন্য অপর্যাপ্ত।
ফলস্বরূপ, অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলি সর্বাধিক স্বীকৃতি পেয়েছে। কঠিন সালফাইড ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবাহিতা সব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে সবচেয়ে শক্তিশালী।
যদিও অনেক রসায়ন আছে, Li2 S-P2 S5 সিস্টেম সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। Li2 S-P2 S5 ফ্রেমওয়ার্কে, ইলেক্ট্রোলাইটগুলি গ্লাসযুক্ত, স্ফটিক বা আংশিকভাবে স্ফটিক হতে পারে। Li2 S-P2 S5 ইলেক্ট্রোলাইটগুলি যেগুলি ডোপ করা হয় না সেগুলি লিথিয়ামের সাথে কম ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল স্থিতিশীলতা রয়েছে, যখন ডোপড সংস্করণগুলির স্থিতিশীলতা উন্নত হয়েছে। ঘরের তাপমাত্রায় বা 400°C এর নিচে, সালফাইড ইলেক্ট্রোলাইটগুলির নমনীয় প্রকৃতি কণার মধ্যে ভাল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ব্রিজিংয়ের মাধ্যমে কম্প্যাক্টে সংকুচিত হতে দেয়। ফলস্বরূপ, সালফাইড ইলেক্ট্রোলাইটগুলি প্রক্রিয়া করার জন্য সবচেয়ে সহজ অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট।
যাইহোক, বাতাসে জলীয় বাষ্পের সাথে প্রতিক্রিয়া কিছু সালফাইড ইলেক্ট্রোলাইট কম্পোজিশনের সাথে সমস্যা হতে পারে, H2 S মুক্ত করে এবং ইলেক্ট্রোলাইটকে অবনমিত করে। ফলস্বরূপ, তারা সাধারণত আর্গন বা কম আর্দ্রতা শুষ্ক রুম পরিবেশে প্রক্রিয়া করা হয়।
অক্সাইড-ভিত্তিক কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট হল একটি অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের দ্বিতীয় রূপ। কয়েকটি ভিন্ন রূপ রয়েছে, তবে গারনেট Li7 La3 Zr2 O12 সবচেয়ে সাধারণ। ঘরের তাপমাত্রায়, কঠিন অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইটগুলির শক্তিশালী আয়নিক পরিবাহিতা, প্রশস্ত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পরিসর এবং লিথিয়ামের বিরুদ্ধে সর্বাধিক রাসায়নিক স্থিতিশীলতা থাকে। তদ্ব্যতীত, অক্সাইড সামগ্রীতে যেকোনো কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের সর্বোচ্চ স্থিতিস্থাপক মডুলি এবং ফ্র্যাকচার শক্ততা রয়েছে, যা লিথিয়াম ধাতব অ্যানোডের শারীরিক স্থিতিশীলতা এবং দীর্ঘমেয়াদী কোষের জীবনকালের জন্য তাদের আদর্শ করে তোলে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্যের সর্বোত্তম মিশ্রণ থাকা সত্ত্বেও, উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা সহ ঘন ইলেক্ট্রোলাইটগুলির জন্য 1,000°C – 1,300°C তাপমাত্রার সিন্টারিং প্রয়োজন।
কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটগুলিতে ডেনড্রাইট বা লিথিয়াম ফিলামেন্টের বিকাশের প্রতিরোধ বর্তমান ঘনত্ব বা ইলেক্ট্রোলাইট ক্রস-বিভাগীয় অঞ্চল দ্বারা বিভক্ত মোট সেল কারেন্টের সাথে যুক্ত থাকে। ফলস্বরূপ, যখন লিথিয়াম ধাতু কোষে প্রবেশ করে তখন কোষটি ক্রিটিক্যাল কারেন্ট ডেনসিটি (CCD) এ ব্যর্থ হতে পারে। এই গুরুত্বপূর্ণ মানের অধীনে বর্তমান ঘনত্বে স্থিতিশীল চার্জিং সম্ভব। একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের উভয় পাশে লিথিয়াম ইলেক্ট্রোড সহ অসমমিত কোষগুলিতে লিথিয়ামের ধ্রুবক বর্তমান প্রলেপ একটি আদর্শ সিসিডি পরীক্ষা।
এলজিপিএস সালফাইড সলিড ইলেক্ট্রোলাইট তৈরিতে, উপাদানটির গঠন নিউট্রন বিম দিয়ে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। গবেষকরা কঠিন পরিবাহকের আণবিক কাঠামোর ভিতরে আয়নগুলির রৈখিক গতি পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম হন। একটি টানেল এর 3D কাঠামোর মধ্যে পরিলক্ষিত হয়। এই টানেলের মধ্যে লিথিয়াম আয়নের গতি পরিলক্ষিত হয়। এই ইঙ্গিত দিয়ে, গবেষকরা উপাদানটির আয়নিক পরিবাহিতা এবং স্থিতিশীলতার উন্নতি করতে সক্ষম হন, এলজিপিএস-এ অল্প পরিমাণে ক্লোরিন যোগ করে দুটি নতুন উপাদান তৈরি করেন। এই উপকরণগুলি বিশ্বের সর্বোচ্চ আয়নিক কন্ডাকটর কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করেছে।
এই উপকরণগুলি একটি উপকরণ নকশা ডিফ্র্যাক্টোমিটার দিয়ে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। ফলাফলগুলি একটি উদ্ভাবনী কাঠামো দেখায় যা আয়নগুলিকে কেবলমাত্র একটির পরিবর্তে তিনটি মাত্রায় সরানোর অনুমতি দেয়। এটিই উপকরণগুলির সর্বোচ্চ কর্মক্ষমতাকে সম্ভব করেছে। নতুন প্রজন্মের কোষগুলির একটি বিস্তৃত পরিসরের মধ্যে যা বিকাশ করা হয়েছে, এই উপকরণগুলি সমস্ত SSB-তে ব্যবহারের জন্য শক্তিশালী ইলেক্ট্রোলাইট হয়ে উঠেছে।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় এই SSB-এর শক্তির ঘনত্ব কিছুটা বেশি এবং উচ্চতর পাওয়ার আউটপুট রয়েছে। এইভাবে, সমস্ত SSB-এর যোগ্যতাগুলিকে কমপ্যাক্ট, উচ্চ-ক্ষমতার ব্যাটারিগুলির জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যা অল্প সময়ের মধ্যে রিচার্জ করা যেতে পারে। ইলেক্ট্রোলাইট পদার্থের ডেডিকেটেড গবেষণা এবং পারমাণবিক বিশ্লেষণ স্তরের পণ্য হিসাবে, এই নতুন সমস্ত SSB ব্যাটারির একটি নতুন প্রজন্মের দিকে নিয়ে যেতে পারে।
লিথিয়াম আয়ন সলিড-স্টেট ব্যাটারিতে, ব্যাটারি চার্জ হওয়ার সাথে সাথে, লিথিয়াম একটি ননপোরাস সলিড-স্টেট সিরামিক বিভাজকের পারমাণবিক জালির মধ্য দিয়ে ভ্রমণ ছেড়ে যায়। একবার লিথিয়াম সত্যিকার অর্থে আলাদা হয়ে গেলে এটি বিভাজক এবং বৈদ্যুতিক যোগাযোগের মধ্যে জমা হয় যা বিশুদ্ধ ধাতব লিথিয়ামের একটি অ্যানোড গঠন করে। লিথিয়াম ধাতব অ্যানোডের জন্য একটি সলিড-স্টেট ব্যাটারির শক্তিকে একটি ছোট শক্তি ভলিউমে সংরক্ষণ করার অনুমতি দেয় যা প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় উচ্চ শক্তির ঘনত্ব সক্ষম করে। সলিড-স্টেট লিথিয়াম ধাতব ব্যাটারিগুলি পনের মিনিটের দ্রুত চার্জের উচ্চ শক্তির ঘনত্ব থেকে এবং জৈব পলিমার বিভাজক বাদ দিয়ে নিরাপদ অপারেশনের জন্য একটি বৃহত্তর পরিসরের অনুমতি দেয়।
উচ্চ শক্তি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি:
- উচ্চ শক্তি উপকরণ ব্যবহার
- নিকেল সমৃদ্ধ এনএমসি বা এনসিএ ক্যাথোড, যখন একটি সিলিকন কম্পোজিট অ্যানোডের সাথে মিলিত হয়, তখন উচ্চতর গ্র্যাভিমেট্রিক এবং ভলিউমেট্রিক শক্তির ঘনত্ব প্রদান করে।
- উত্পাদন উদ্দেশ্যে খরচ হ্রাস প্রত্যাশিত.
- উৎপাদন প্রক্রিয়ায় শুধুমাত্র ছোটখাটো পরিবর্তন প্রয়োজন।
সলিড স্টেট লিথিয়াম ব্যাটারি
লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি:
- স্রাবের পরে, লিথিয়াম ক্যাথোডে সালফারের সাথে বিক্রিয়া করে লিথিয়াম সালফাইড তৈরি করে।
- সালফার, একটি বিস্তৃত এবং ব্যয়-কার্যকর উপাদান হিসাবে, কম খরচে ব্যাটারি কোষ সরবরাহ করে।
- চক্র এবং জীবন সম্পর্কিত অনিশ্চয়তা, এবং একটি উচ্চ-তাপমাত্রার সংবেদনশীলতা, বাজারের অংশের বৃদ্ধিকে ব্যর্থ করে চলেছে।
- বর্তমানে, ভলিউমেট্রিক শক্তি ঘনত্ব অটোমোবাইল ব্যবহারের জন্য খুব খারাপ হতে থাকে।
লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি:
- লিথিয়াম স্রাবের সময় ক্যাথোডের পাশে অক্সিজেনের সাথে জারিত হয়, যার ফলে লিথিয়াম পারক্সাইড এবং লিথিয়াম অক্সাইড হয়।
- উচ্চ শক্তির ঘনত্ব এবং পরিবেষ্টিত বায়ু ব্যবহার প্রযুক্তিগতভাবে সম্ভব।
- চক্রের স্থিতিশীলতার ক্ষেত্রে বিশাল বাধা, যা পরবর্তী দশকে একটি গাড়ির প্রয়োগকে অসম্ভব বলে মনে করে।
সমস্ত SSB এর কার্যকারিতা এবং নকশা
- একটি আয়ন-ভেদযোগ্য কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট একটি বিভাজক হিসাবে কাজ করে এবং সমস্ত SSB-এর ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে স্থানিক এবং বৈদ্যুতিক উভয় বিচ্ছেদ প্রদান করে
- বেছে নেওয়ার জন্য বিভিন্ন ধরনের সেল ডিজাইন রয়েছে। উপরের চিত্রে একটি পাতলা-ফিল্ম সেল চিত্রিত করা হয়েছে। ঘন স্তর তৈরি করতে একটি যৌগিক ক্যাথোড ব্যবহার করা যেতে পারে।
- লিথিয়াম আয়নগুলি অ্যানোড থেকে কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে ক্যাথোডে চলে যায় যখন সমস্ত SSB ডিসচার্জ হয়। একই সময়ে বাহ্যিক লোডে একটি শক্তি প্রবাহিত হয়।
- অ্যানোড-ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসের প্রতিরোধ ব্যাটারি কোষের কার্যক্ষমতার একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ। একটি বাহ্যিক শীট, যেমন একটি রাবার বা একটি অ্যালুমিনিয়াম খাদ, এটি প্রশমিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
- শক্তিশালী ইলেক্ট্রোলাইটের কারণে বাইপোলার স্ট্যাকিং সম্ভব। ফলস্বরূপ, প্রাথমিক কোষগুলি ধারাবাহিকভাবে সংযুক্ত থাকে।
সলিড স্টেট ব্যাটারি কি দিয়ে তৈরি?
সলিড-স্টেট ব্যাটারি উপকরণ:
অ্যানোড:
সর্বাধিক শক্তির ঘনত্ব অর্জনের জন্য তাদের তাত্ত্বিক সম্ভাবনার কারণে, লিথিয়াম ধাতব অ্যানোডগুলিকে আদর্শ হিসাবে বিবেচনা করা হয়। অন্যদিকে, শক্তিশালী ইলেক্ট্রোলাইটকে অবশ্যই ধাতব লিথিয়ামকে ডেনড্রাইট তৈরি হতে বাধা দিতে হবে। অধিকন্তু, যেহেতু লিথিয়াম বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেনের সাথে একটি নিষ্ক্রিয় স্তর গঠন করে, তাই একটি জড় বায়ুমণ্ডলের অধীনে পরিচালনা করা প্রয়োজন।
একটি অ্যানোড উপাদান হিসাবে সিলিকন খুব উচ্চ শক্তির ঘনত্ব সরবরাহ করে, তবে এটি লিথিয়ামের সাথে মিশ্রিত হলে এটি প্রচুর পরিমাণে পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়।
ক্যাথোড:
ধাতব অক্সাইড ক্যাথোড হিসাবে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু অনেক কম উপকরণ রয়েছে যা বিশেষভাবে সমস্ত SSB-এর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, বিদ্যমান ক্যাথোড সামগ্রীগুলি বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই ব্যবহৃত হয়।
নীতিগতভাবে, লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP) থেকে লিথিয়াম নিকেল ম্যাঙ্গানিজ কোবাল্ট অক্সাইড (NMC) এর মতো সস্তা এবং নিরাপদ উপকরণের ভিন্নতা ইলেক্ট্রোলাইটের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন ধরণের প্রমাণিত ক্যাথোড উপকরণ ব্যবহার করা যেতে পারে। ক্যাথোড উপাদান হিসাবে শুধুমাত্র লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LCO) এবং ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে LLZO অনুশীলনে পর্যাপ্ত স্থিতিশীলতা এবং দক্ষতা প্রদর্শন করে।
সমস্ত সলিড স্টেট ব্যাটারি তৈরির প্রক্রিয়া
- ইলেকট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট প্রসেসিং, সেল অ্যাসেম্বলি এবং সেল ফিনিশিং হল সমস্ত এসএসবি তৈরির তিনটি প্রধান ধাপ।
- কোন সার্বজনীন সত্য প্রক্রিয়া শৃঙ্খল নেই; বিকল্পভাবে, বিপুল সংখ্যক সম্ভাব্য প্রক্রিয়া চেইন ব্যবহার করা যেতে পারে। এগুলি বিভিন্ন উপায়ে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি উত্পাদন প্রক্রিয়া থেকে পরিবর্তিত হয়।
- এই পদ্ধতিটি মূলত ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট আউটপুটের পরিপ্রেক্ষিতে দুটি ভিন্ন প্রক্রিয়া পছন্দের তুলনা এবং বৈসাদৃশ্য করে।
ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট
উত্পাদন —- সেল সমাবেশ—— সেল সমাপ্তি
প্রক্রিয়া A
প্রক্রিয়া বি
অজৈব কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট সহ ট্রেঞ্চ কোষের সংশ্লেষণ উভয় প্রক্রিয়া বিকল্পের বিষয়। অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারির জন্য, পাউচ সেল ফর্ম্যাট সবচেয়ে উপযুক্ত হতে থাকে।
একটি প্রিজম্যাটিক বা গোলাকার কোষ:
একটি অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারির কঠিন উপাদানগুলির কারণে, উইন্ডিংগুলি বড় চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি হয়। ভঙ্গুর সিরামিক স্তরগুলি ফাটল সৃষ্টি করতে পারে। অধিকন্তু, সঠিক স্তর আনুগত্যের সমস্যাটি এখনও সমাধান করা হয়নি।
থলি সেল:
অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারি স্ট্যাকিং থেকে উপকৃত হয় কারণ সমতল স্তরগুলি বিকৃত হয় না। তদ্ব্যতীত, স্তর যৌগটি ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট প্রক্রিয়াকরণের সময় উত্পাদিত হয়, শুধুমাত্র মৌলিক কোষগুলিকে পরে স্ট্যাক করা যায়।
বায়ুমণ্ডলে পদার্থের প্রতিক্রিয়াশীলতার কারণে উত্পাদন প্রক্রিয়ার জন্য একটি শুষ্ক ঘর প্রয়োজন। ধাতব লিথিয়ামের সাথে কাজ করার সময়, একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস, যেমন আর্গন, সুপারিশ করা হয়।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি কোষের বিকাশে অর্জিত দক্ষতার প্রযোজ্যতার একটি ব্যাপক মূল্যায়ন প্রতিটি প্রক্রিয়া পর্যায়ে সঞ্চালিত হয়।
প্রক্রিয়া A মাধ্যমে ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট উত্পাদন:
- ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট প্রক্রিয়াকরণে ক্যাথোড, ইলেক্ট্রোলাইট এবং অ্যানোডের যৌগ গঠিত হয়।
- ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট বিকাশের পরে একটি প্রাথমিক কোষ বিদ্যমান।
- প্রথম প্রক্রিয়া শৃঙ্খলের মূল বৈশিষ্ট্য, প্রক্রিয়া চেইন এ, একটি ক্রমাগত এক্সট্রুশন প্রক্রিয়া যেখানে স্তরগুলি গঠিত হয় এবং তারপর স্তরিত হয়।
- এই প্রক্রিয়া চেইন বিশেষ করে সালফাইড-ভিত্তিক অল-সলিড-স্টেট উপকরণের জন্য উপযুক্ত।
ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট উৎপাদন (কম্পাউন্ডিং):
- উৎপাদন পদ্ধতি
- দুটি ভিন্ন যৌগিক শিল্প ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট গলে ব্যবহার করে।
- উপাদান উপাদানগুলি একটি টুইন-স্ক্রু এক্সট্রুডারের উত্তপ্ত ব্যারেলে খাওয়ানো হয় এবং দানাদার বা পাউডার হিসাবে সরবরাহ করা যেতে পারে।
- এক্সট্রুডারের ঘূর্ণন গতি বস্তুগত উপাদানগুলিতে শক্তি বহন করে। ফলস্বরূপ, গলিত হয় সমজাতীয়.
- ইলেক্ট্রোলাইট কণা, যা ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে প্রতিরোধ ক্ষমতা কম করে, সেইসাথে বাইন্ডার এবং অ্যাডিটিভগুলি ক্যাথোড সক্রিয় সামগ্রীর সাথে মিশ্রিত হয়।
- ইলেক্ট্রোলাইট অণু এবং পলিমার বাইন্ডার ইলেক্ট্রোলাইটের দুটি উপাদান উপাদান।
প্রক্রিয়ার জন্য পরামিতি এবং শর্তাবলী:
- সরবরাহ করা পৃথক উপকরণ পরিমাণ
- সিলিন্ডারে তাপমাত্রা এবং চাপ
- এক্সট্রুডারের হার এবং চাপ
- শিয়ার পাওয়ার
গুণমান বৈশিষ্ট্য:
- গলিত এর একজাতীয়তা
- গলিত এর সান্দ্রতা
- অ্যামালগামেট স্কেল এবং পরিমাণ
প্রযুক্তি বিকল্প:
- উচ্চ কর্মক্ষমতা মিশ্রণ উদ্ভিদ
ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট উত্পাদন (কো-এক্সট্রুশন):
- উৎপাদন পদ্ধতি
- একটি উপযুক্ত ডাইতে, ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট গলিত হয়। এর ফলে ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট স্তরের সংমিশ্রণ ঘটে।
- পৃথক চ্যানেল ক্যাথোডকে খাওয়ায় এবং এক্সট্রুশন ডাইয়ের মাধ্যমে ইলেক্ট্রোলাইট গলে যায়।
- গলিত পদার্থ চ্যানেলের মধ্য দিয়ে এক্সট্রুশন ডাই এর আউটলেটে যায়। গলিত একটি স্লট ডাই ব্যবহার করে একটি বর্তমান পরিবাহী সম্মুখের বহির্ভূত হয়.
প্রক্রিয়া পরামিতি এবং প্রয়োজনীয়তা:
- স্তর বেধ সামঞ্জস্য
- গলিত ফিড হার
- তাপমাত্রা
- চাপ
- রোল গতি
- ক্যালেন্ডার রোলের চাপ চাপ
গুণমান বৈশিষ্ট্য:
- আবরণ বেধ
- স্তর প্রস্থ
- স্তর মধ্যে আনুগত্য
প্রযুক্তি বিকল্প:
- স্ক্রিন প্রিন্টিং
ফয়েল ঢালাই
অ্যানোড উত্পাদন (এক্সট্রুশন এবং ক্যালেন্ডারিং):
- একটি সমস্ত SSB অ্যানোড ধাতব লিথিয়াম ফয়েল দিয়ে তৈরি করা যেতে পারে। পরবর্তী ক্যালেন্ডারিং সহ এক্সট্রুশন এই লিথিয়াম ফিল্ম তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
- এই উদ্দেশ্যে একটি পিস্টন এক্সট্রুডারের সিলিন্ডারে তরল লিথিয়াম ঢেলে দেওয়া হয়। লিথিয়াম তারপর একটি পিস্টন দ্বারা একটি অগ্রভাগ মধ্যে চাপা হয়.
- এক্সট্রুশনের পরে ক্যালেন্ডারিং একজাততা এবং অপটিক্যাল ফিল্ম বেধ নিশ্চিত করে। এই কারণে একটি লুব্রিকেন্ট প্রয়োগের সাথে ফিল্মটি দুটি রোলার দ্বারা উত্তেজনার মধ্যে ঘূর্ণিত হয়।
- রোলারগুলি অবশ্যই লিথিয়ামের আঠালোতার সাথে কাজ করতে সক্ষম হবে। পলিমার-কোটেড রোলার, যেমন পলিঅ্যাসিটাল দিয়ে তৈরি, এটি সম্পন্ন করবে।
প্রক্রিয়া পরামিতি এবং প্রয়োজনীয়তা:
- এক্সট্রুশন গতি
- তাপমাত্রা
- অগ্রভাগ জ্যামিতি
- ক্যালেন্ডার রোলস চাপ চাপ
- লুব্রিকেন্ট সরবরাহের গতি
- রোল গতি
গুণমান বৈশিষ্ট্য:
- ফিল্ম বেধ
- ফয়েল প্রস্থ
- লিথিয়াম ফয়েল এর একজাতীয়তা
প্রযুক্তি বিকল্প:
- পারমাণবিক স্তর জমা
PVD প্রক্রিয়া
স্তর যৌগ উত্পাদন (লেমিনেটিং):
- লিথিয়াম ফয়েল প্রক্রিয়াকরণের পরে ক্যাথোড-ইলেক্ট্রোলাইট কম্পোজিটের উপর স্তরিত হয়। এই কাজের জন্য রোলার ব্যবহার করে দুটি স্তর একসাথে স্থাপন করা হয়।
- দুটি রোলার পরবর্তী পর্যায়ে দুটি স্তরকে একত্রে জোর করতে ব্যবহৃত হয়। বৃহত্তর আনুগত্য শক্তি প্রাপ্ত করার জন্য, এই উত্তপ্ত হয়. পলিমারগুলি গরম করার এবং চাপ দেওয়ার সময় এক স্তর থেকে অন্য স্তরে প্রবেশ করে, অ্যানোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে সংযোগ তৈরি করে।
- “শুষ্ক” এবং “ভিজা” ল্যামিনেশন শব্দগুলিকে আলাদা করা যেতে পারে। ল্যামিনেশন পর্যন্ত, ভেজা ল্যামিনেশন একটি দ্রাবক দিয়ে যোগাযোগের পৃষ্ঠগুলিকে আর্দ্র করে। এটি কম-তাপমাত্রা এবং নিম্ন-চাপের স্তরায়ণকে সহজতর করে।
প্রক্রিয়াটির পরামিতি এবং প্রয়োজনীয়তা:
- স্তরের খাওয়ানোর গতি
- রোল গতি
- চাপ
- স্তরগুলির ঐচ্ছিক গরম
গুণমান বৈশিষ্ট্য:
- স্তর মধ্যে আনুগত্য
- কাঙ্ক্ষিত যৌগিক বেধ
- যৌগিক জ্যামিতি
প্রযুক্তি বিকল্প:
- টিপে এবং পরবর্তী sintering
ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট উত্পাদন প্রক্রিয়া B
- ভৌত বাষ্প জমা (PVD) প্রক্রিয়া, যেখানে পৃথক স্তরগুলি একের পর এক যুক্ত করা হয়, নীচে দেখানো প্রক্রিয়া চেইন B এর মূল বৈশিষ্ট্য।
- এই বর্তমান প্রক্রিয়া, যা একটি পাতলা-ফিল্ম ব্যাটারির উত্পাদন পদক্ষেপগুলি দেখায়, বিশেষ করে অক্সাইড-ভিত্তিক অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারির জন্য উপযুক্ত ।
উপাদান প্রস্তুতি (নাকাল এবং মিশ্রণ):
- উত্পাদন পদ্ধতি
- একটি বল কল ইলেক্ট্রোলাইট পাউডার থেকে ক্যাথোড পাউডার বিচ্ছিন্ন করতে ব্যবহৃত হয়।
- এই কাজের জন্য কাঁচামাল একটি নলাকার গ্রাইন্ডিং ড্রামে স্থাপন করা হয়। বলগুলি এই গ্রাইন্ডিং ড্রামে নাকাল মিডিয়া হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
- সিলিন্ডারের ঘূর্ণন গতিগুলি শুরুর উপকরণগুলিকে একত্রিত করে। তদ্ব্যতীত, ঘূর্ণনশীল আন্দোলন নিশ্চিত করে যে গ্রাইন্ডিং মিডিয়া এবং প্রারম্ভিক উপাদান একে অপরের সাপেক্ষে স্থানান্তরিত হয় যখন পরেরটি স্থল হয়।
- এর পরে, পাউডারটি পছন্দসই পাউডার বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের জন্য ক্যালসাইন করা হয়।
প্রক্রিয়াটির প্রয়োজনীয়তা এবং পরামিতি:
- বল উপাদান
- দ্রুততা
- নাকাল সময়
- সিলিন্ডার উপাদান
- প্রারম্ভিক উপাদানের পরিমাণ
গুণমান বৈশিষ্ট্য:
- গড় পাউডার কণা আকার
- পাউডারের একজাতীয়তা (মিশ্রণের ডিগ্রি)
প্রযুক্তি বিকল্প:
- সল-জেল প্রক্রিয়া
স্তর যৌগ উত্পাদন (উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি স্পুটারিং):
তৈরির পদ্ধতি:
- ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট পাউডার থেকে ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট স্তর তৈরি করতে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্পুটারিং ব্যবহার করা হয়। স্পুটারিং প্রক্রিয়ার লক্ষ্যটি প্রথমে ডাই বা হট-প্রেসিং সিস্টেম ব্যবহার করে গুঁড়ো থেকে তৈরি করা হয়।
- বর্তমান সংগ্রাহক প্রক্রিয়াটির সাবস্ট্রেট হিসাবেও কাজ করে। প্রথম পর্যায়ে ক্যাথোড স্তর জমা হয়। তারপর ক্যাথোড স্তরের উপরে একটি ইলেক্ট্রোলাইট স্তর স্থাপন করা হয়।
- Ions sputtering অপারেশন লক্ষ্য লক্ষ্য করা হয়. এই ধাপে পরমাণুগুলি লক্ষ্যবস্তু থেকে ছিটকে যায়, যা তারপর গ্যাস পর্যায়ে পৌঁছায় এবং সাবস্ট্রেটে অগ্রসর হয়। স্তরটি তাই সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে পরমাণু দ্বারা পরমাণু বিকশিত হয়।
- একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বার উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্পুটারিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়।
প্রক্রিয়াটির প্রয়োজনীয়তা এবং পরামিতি:
- তাপমাত্রা
- জমা দেওয়ার সময়
- প্রক্রিয়া চাপ
- পরিবেষ্টিত বায়ুমণ্ডল
- প্রক্রিয়া শক্তি/শক্তি ঘনত্ব
- লক্ষ্য ব্যাস এবং লক্ষ্য দূরত্ব
গুণমান বৈশিষ্ট্য:
- বর্তমান সংগ্রাহকের স্তর পুরুত্ব
- ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের স্তর পুরুত্ব
প্রযুক্তি বিকল্প:
- রাসায়নিক বাষ্প এজাহার
স্তর যৌগ জমা (sintering)
তৈরির পদ্ধতি:
- ক্যাথোড এবং ইলেক্ট্রোলাইট স্তরগুলি সিন্টারিংয়ের সময় সংকুচিত হয়। দুটি স্তরের মধ্যে বন্ধন বৃদ্ধি করে, ইন্টারফেস ইলেক্ট্রোলাইট-ইলেক্ট্রোডের প্রতিরোধকে হ্রাস করা যেতে পারে।
- ক্যাথোড-ইলেক্ট্রোলাইট যৌগকে সিন্টার করতে একটি সিন্টারিং ফার্নেস ব্যবহার করা হয়। পদার্থটি তার গলনাঙ্কের ঠিক নীচে উত্তপ্ত হয়।
- নির্বাচিত প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলির উপর ভিত্তি করে উপকরণগুলির ফলস্বরূপ ছিদ্র পরিবর্তন করা যেতে পারে।
- পরিবেশের সাথে প্রতিক্রিয়া এড়াতে, সিন্টারিং প্রক্রিয়াটি একটি জড় বায়ুমণ্ডল বা ভ্যাকুয়ামে ঘটে।
- সিন্টারিং অক্সাইড-ভিত্তিক কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের জন্য যথেষ্ট কম ইন্টারফেসিয়াল সহনশীলতা অর্জনের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
স্তর যৌগ উত্পাদন (তাপীয় বাষ্পীভবন):
উত্পাদন প্রক্রিয়া:
- তাপীয় বাষ্পীভবন ব্যবহার করে ক্যাথোড-ইলেক্ট্রোলাইট যৌগে অ্যানোড প্রয়োগ করা যেতে পারে। অ্যানোডের উপাদান ধাতব লিথিয়াম দিয়ে তৈরি।
- তাপীয় বাষ্পীভবনের জন্য ধাতব লিথিয়ামকে স্ফুটনাঙ্কের উপরে তাপমাত্রায় গরম করার প্রয়োজন হয়, যেমন একটি ইলেক্ট্রন বিম বাষ্পীভবন দিয়ে, যাতে এটি বাষ্প পর্যায়ে পৌঁছাতে পারে। ভ্যাকুয়াম চেম্বারে, বাষ্প সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে।
- ঘনীভবন ইলেক্ট্রোলাইটের নিম্ন-তাপমাত্রার পৃষ্ঠে আবরণ তৈরি করে।
- তাপীয় বাষ্পীভবন একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে ঘটে, যা স্পুটারিংয়ের সাথে তুলনীয়।
