01 লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি এবং লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি কি?
① লি-এয়ার ব্যাটারি
লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড বিক্রিয়াক হিসাবে অক্সিজেন এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হিসাবে ধাতব লিথিয়াম ব্যবহার করে।এটির একটি উচ্চ তাত্ত্বিক শক্তি ঘনত্ব (3500wh/kg), এবং এর প্রকৃত শক্তির ঘনত্ব 500-1000wh/kg এ পৌঁছাতে পারে, যা প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সিস্টেমের তুলনায় অনেক বেশি।লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারিগুলি ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড, ইলেক্ট্রোলাইট এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড দ্বারা গঠিত।অ-জলীয় ব্যাটারি সিস্টেমে, বিশুদ্ধ অক্সিজেন বর্তমানে বিক্রিয়া গ্যাস হিসাবে ব্যবহৃত হয়, তাই লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারিকে লিথিয়াম-অক্সিজেন ব্যাটারিও বলা যেতে পারে।
1996 সালে, আব্রাহাম এবং অন্যান্য।পরীক্ষাগারে প্রথম অ-জলীয় লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি সফলভাবে একত্রিত করা হয়েছে।তারপর গবেষকরা অ-জলীয় লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া এবং প্রক্রিয়ার দিকে মনোযোগ দিতে শুরু করেন;2002 সালে, পড়ুন এবং অন্যান্য।পাওয়া গেছে যে লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারির ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা ইলেক্ট্রোলাইট দ্রাবক এবং বায়ু ক্যাথোড উপকরণের উপর নির্ভর করে;2006 সালে, Ogasawara et al.ভর স্পেকট্রোমিটার ব্যবহার করে, এটি প্রথমবারের মতো প্রমাণিত হয়েছিল যে Li2O2 অক্সিডাইজড হয়েছিল এবং চার্জিংয়ের সময় অক্সিজেন নির্গত হয়েছিল, যা Li2O2 এর বৈদ্যুতিন রাসায়নিক বিপরীততা নিশ্চিত করেছে।অতএব, লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারিগুলি প্রচুর মনোযোগ এবং দ্রুত বিকাশ পেয়েছে।
② লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি
লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি হল একটি গৌণ ব্যাটারি সিস্টেম যা উচ্চ নির্দিষ্ট ক্ষমতার সালফার (1675mAh/g) এবং লিথিয়াম ধাতু (3860mAh/g) এর বিপরীত প্রতিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, যার গড় স্রাব ভোল্টেজ প্রায় 2.15V।এর তাত্ত্বিক শক্তি ঘনত্ব 2600wh/kg পৌঁছাতে পারে।এর কাঁচামালগুলির কম খরচে এবং পরিবেশগত বন্ধুত্বের সুবিধা রয়েছে, তাই এটির দুর্দান্ত বিকাশের সম্ভাবনা রয়েছে।লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির উদ্ভাবন 1960-এর দশকে ফিরে পাওয়া যায়, যখন হারবার্ট এবং উলাম ব্যাটারি পেটেন্টের জন্য আবেদন করেছিলেন।এই লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির প্রোটোটাইপ নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে লিথিয়াম বা লিথিয়াম খাদ, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে সালফার এবং অ্যালিফ্যাটিক স্যাচুরেটেড অ্যামাইন দ্বারা গঠিত।ইলেক্ট্রোলাইটের।কয়েক বছর পরে, PC, DMSO এবং DMF-এর মতো জৈব দ্রাবক প্রবর্তনের মাধ্যমে লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি উন্নত করা হয় এবং 2.35-2.5V ব্যাটারি পাওয়া যায়।1980 এর দশকের শেষের দিকে, ইথারগুলি লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারিতে কার্যকর বলে প্রমাণিত হয়েছিল।পরবর্তী গবেষণায়, ইথার-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইট আবিষ্কার, ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজন হিসাবে LiNO3 ব্যবহার এবং কার্বন/সালফার যৌগিক ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের প্রস্তাব লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির গবেষণার বুমকে উন্মুক্ত করেছে।
02 লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি এবং লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির কাজের নীতি
① লি-এয়ার ব্যাটারি
ব্যবহৃত ইলেক্ট্রোলাইটের বিভিন্ন অবস্থা অনুসারে, লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারিগুলিকে জলীয় সিস্টেম, জৈব সিস্টেম, জল-জৈব হাইব্রিড সিস্টেম এবং সমস্ত-সলিড-স্টেট লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারিতে ভাগ করা যায়।এর মধ্যে, জল-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারির কম নির্দিষ্ট ক্ষমতার কারণে, লিথিয়াম ধাতুকে রক্ষা করতে অসুবিধা এবং সিস্টেমের দুর্বল রিভার্সিবিলিটি, অ-জৈব জৈব লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি এবং সমস্ত-সলিড-স্টেট লিথিয়াম-এয়ার। ব্যাটারি বর্তমানে আরো ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়.গবেষণা।1996 সালে আব্রাহাম এবং Z.Jiang দ্বারা অ-জলীয় লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি প্রথম প্রস্তাব করা হয়েছিল। ডিসচার্জ প্রতিক্রিয়া সমীকরণ চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে। চার্জিং প্রতিক্রিয়া বিপরীত।ইলেক্ট্রোলাইট প্রধানত জৈব ইলেক্ট্রোলাইট বা কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে এবং স্রাব পণ্যটি প্রধানত Li2O2, পণ্যটি ইলেক্ট্রোলাইটে অদ্রবণীয়, এবং লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারির স্রাব ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে বায়ু পজিটিভ ইলেক্ট্রোডে জমা করা সহজ।
লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারিগুলির অতি-উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, পরিবেশগত বন্ধুত্ব এবং কম দামের সুবিধা রয়েছে, তবে তাদের গবেষণা এখনও প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে এবং এখনও অনেক সমস্যা সমাধান করা বাকি আছে, যেমন অক্সিজেন হ্রাস প্রতিক্রিয়ার অনুঘটক। অক্সিজেন ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং বায়ু ইলেক্ট্রোডের হাইড্রোফোবিসিটি, এবং বায়ু ইলেক্ট্রোডের নিষ্ক্রিয়করণ ইত্যাদি।
② লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারি
লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারিগুলি মূলত মৌলিক সালফার বা সালফার-ভিত্তিক যৌগগুলি ব্যাটারির ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে ব্যবহার করে এবং ধাতব লিথিয়াম প্রধানত নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের জন্য ব্যবহৃত হয়।স্রাব প্রক্রিয়া চলাকালীন, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে অবস্থিত ধাতু লিথিয়াম একটি ইলেক্ট্রন হারাতে এবং লিথিয়াম আয়ন তৈরি করতে অক্সিডাইজ করা হয়;তারপর ইলেকট্রনগুলি বহিরাগত সার্কিটের মাধ্যমে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডে স্থানান্তরিত হয়, এবং উৎপন্ন লিথিয়াম আয়নগুলিও ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে পজিটিভ ইলেক্ট্রোডে স্থানান্তরিত হয় যাতে সালফারের সাথে বিক্রিয়া করে পলিসালফাইড তৈরি হয়।লিথিয়াম (LiPSs), এবং তারপরে স্রাব প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণ করতে লিথিয়াম সালফাইড উৎপন্ন করতে আরও প্রতিক্রিয়া করে।চার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, লিথিয়াম আয়নগুলি ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে ফিরে আসে, যখন ইলেকট্রনগুলি একটি বাহ্যিক সার্কিটের মাধ্যমে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে ফিরে আসে যাতে লিথিয়াম আয়নগুলির সাথে লিথিয়াম ধাতু তৈরি হয় এবং LiPSগুলিকে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডে সালফারে পরিণত করা হয়। চার্জিং প্রক্রিয়া।
লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির ডিসচার্জ প্রক্রিয়াটি মূলত একটি মাল্টি-স্টেপ, মাল্টি-ইলেক্ট্রন, সালফার ক্যাথোডে মাল্টি-ফেজ জটিল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া, এবং চার্জ-ডিসচার্জ প্রক্রিয়ার সময় বিভিন্ন চেইন দৈর্ঘ্যের LiPSগুলি একে অপরের মধ্যে রূপান্তরিত হয়।স্রাব প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডে যে প্রতিক্রিয়া হতে পারে তা চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে প্রতিক্রিয়া চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে।
লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির সুবিধাগুলি খুব স্পষ্ট, যেমন খুব উচ্চ তাত্ত্বিক ক্ষমতা;উপাদানে কোন অক্সিজেন নেই, এবং অক্সিজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া ঘটবে না, তাই নিরাপত্তা কর্মক্ষমতা ভাল;সালফার সম্পদ প্রচুর এবং মৌলিক সালফার সস্তা;এটি পরিবেশ বান্ধব এবং কম বিষাক্ততা আছে।যাইহোক, লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারিরও কিছু চ্যালেঞ্জিং সমস্যা আছে, যেমন লিথিয়াম পলিসালফাইড শাটল প্রভাব;মৌলিক সালফার এবং এর স্রাব পণ্যের নিরোধক;বড় ভলিউম পরিবর্তনের সমস্যা;লিথিয়াম অ্যানোড দ্বারা সৃষ্ট অস্থির SEI এবং নিরাপত্তা সমস্যা;স্ব-স্রাব প্রপঞ্চ, ইত্যাদি
সেকেন্ডারি ব্যাটারি সিস্টেমের একটি নতুন প্রজন্ম হিসাবে, লিথিয়াম-এয়ার ব্যাটারি এবং লিথিয়াম-সালফার ব্যাটারির খুব উচ্চ তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতার মান রয়েছে এবং গবেষকরা এবং সেকেন্ডারি ব্যাটারি বাজার থেকে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে।বর্তমানে, এই দুটি ব্যাটারি এখনও অনেক বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত সমস্যার সম্মুখীন।তারা ব্যাটারি উন্নয়নের প্রাথমিক গবেষণা পর্যায়ে আছে.ব্যাটারি ক্যাথোড উপাদানের সুনির্দিষ্ট ক্ষমতা এবং স্থায়িত্বের পাশাপাশি আরও উন্নতি করতে হবে, ব্যাটারির নিরাপত্তার মতো গুরুত্বপূর্ণ সমস্যাগুলিও জরুরীভাবে সমাধান করা প্রয়োজন৷ভবিষ্যতে, এই দুটি নতুন ধরণের ব্যাটারির বৃহত্তর অ্যাপ্লিকেশন সম্ভাবনাগুলি খোলার জন্য তাদের ত্রুটিগুলি দূর করার জন্য এখনও ক্রমাগত প্রযুক্তিগত উন্নতি প্রয়োজন।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-০৭-২০২৩