লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি কোষ: সংজ্ঞা, শ্রেণীবিভাগ, কাজের নীতি, এবং শক্তি সঞ্চয়স্থান এবং ফটোভোলটাইক্সে প্রয়োগ

নতুন শক্তি সঞ্চয়স্থান, ফটোভোলটাইক শক্তি উৎপাদন, বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির দ্রুত গ্রহণের পটভূমিতে, লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শক্তি সঞ্চয়ের জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত মাধ্যম হয়ে উঠেছে। যদিও শব্দটি প্রায়শই কথোপকথনে ব্যবহৃত হয়-সমস্ত বিভিন্ন লিথিয়াম ভিত্তিক পণ্যের জন্য, প্রযুক্তিগত দৃষ্টিকোণ থেকে, "লিথিয়াম ব্যাটারি" দুটি স্বতন্ত্র বিভাগকে অন্তর্ভুক্ত করে-প্রাথমিক লিথিয়াম ব্যাটারি এবং লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি- যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগের ক্ষেত্রে বৈশিষ্ট্যযুক্ত। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, বারবার চার্জ করার ক্ষমতা-নিঃসরণ চক্র এবং তাদের উচ্চ শক্তির ঘনত্ব দ্বারা আলাদা, ভোক্তা এবং শিল্প উভয় অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মূলধারার পছন্দ হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে৷

 

কঠোর অর্থে, "ফ্ল্যাশ ব্যাটারি" লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি বিশেষভাবে প্রাথমিক লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি-নন-রিচার্জেবল, একক-ব্যবহারের কোষগুলিকে নির্দেশ করে৷ তাদের গঠন সাধারণত ইলেক্ট্রোডের জন্য লিথিয়াম ধাতু বা লিথিয়াম অ্যালয় নিযুক্ত করে, একটি নন-জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণের সাথে যুক্ত। প্রচলিত প্রাথমিক লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি ক্যাথোড হিসাবে ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড এবং অ্যানোড হিসাবে বিশুদ্ধ লিথিয়াম ধাতু ব্যবহার করে, যার ফলে উচ্চ রাসায়নিক বিক্রিয়া হয়। প্রাথমিক লিথিয়াম রসায়নের উচ্চ শক্তির বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগিয়ে, এই ব্যাটারিগুলি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত যার জন্য একক-ব্যবহারের পরিস্থিতিতে নির্ভুল শক্তি সরবরাহের প্রয়োজন হয়; যাইহোক, তাদের উপাদান বৈশিষ্ট্য কারণে, তারা পুনরায় ব্যবহার করা যাবে না.

 

 

ধাতব লিথিয়ামের অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল রাসায়নিক প্রকৃতি ঐতিহ্যগত প্রাথমিক লিথিয়াম ব্যাটারির ব্যাপক গ্রহণকে সীমিত করার প্রাথমিক কারণ। বিশুদ্ধ ধাতব লিথিয়াম উত্পাদন, স্টোরেজ অবস্থা এবং অপারেশনাল পরিবেশ সম্পর্কিত অত্যন্ত কঠোর প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে; এটি বায়ু এবং আর্দ্রতার সাথে সহজেই প্রতিক্রিয়া দেখায়, নিরাপত্তার ঝুঁকি তৈরি করে যা দীর্ঘদিন ধরে নিষ্পত্তিযোগ্য লিথিয়াম ব্যাটারির বড় আকারের শিল্পায়নকে বাধাগ্রস্ত করেছে। বিপরীতে, রিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি কোষগুলি মৌলিকভাবে এই প্রযুক্তিগত বাধাগুলি অতিক্রম করেছে, পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা সক্ষম করে এবং লিথিয়াম ভিত্তিক শক্তির নতুন যুগের সূচনা করে৷

 

বর্তমানে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারি শিল্পের বিকশিত মানকে উপস্থাপন করে। তারা চার্জ এবং ডিসচার্জ চক্রের সময় ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে লিথিয়াম আয়নগুলির ইন্টারক্যালেশন এবং ডি-আন্তর্কালায়নের (মাইগ্রেশন) মাধ্যমে কাজ করে; যেহেতু বিশুদ্ধ ধাতব লিথিয়াম প্রতিক্রিয়ার সাথে জড়িত নয়, নিরাপত্তা এবং স্থিতিশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়। এই রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলি ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স এবং শিল্প সরঞ্জাম থেকে শুরু করে নতুন শক্তির যানবাহন পর্যন্ত বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশানগুলিকে শক্তি দেয়৷

 

কয়েক দশকের প্রযুক্তিগত বিবর্তনের ফলে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য বিভিন্ন মূলধারার ক্যাথোড ম্যাটেরিয়াল সিস্টেমের বিকাশ ঘটেছে বিভিন্ন অপারেশনাল প্রয়োজনের জন্য; উল্লেখযোগ্যভাবে, লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP) শিল্প শক্তি সঞ্চয়ের মূল উপাদান হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে। সাধারণ ক্যাথোড সামগ্রীর মধ্যে রয়েছে লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড, লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড, লিথিয়াম নিকেল অক্সাইড এবং লিথিয়াম আয়রন ফসফেট; উপাদানের পছন্দ ব্যাটারির নিরাপত্তা, চক্রের জীবন এবং শক্তির ঘনত্ব নির্ধারণ করে। তাদের উচ্চতর নিরাপত্তা এবং ব্যতিক্রমীভাবে দীর্ঘ চক্র জীবনের জন্য ধন্যবাদ, এলএফপি কোষগুলি শক্তি সঞ্চয়স্থান এবং উদ্দেশ্য শক্তি প্রয়োগের জন্য পছন্দের পছন্দ হয়ে উঠেছে।

 

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি তাদের ইলেক্ট্রোলাইট অবস্থার দ্বারা তরল-ইলেক্ট্রোলাইট এবং পলিমার-ইলেক্ট্রোলাইট প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। তরল-ইলেক্ট্রোলাইট ব্যাটারি একটি তরল ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে; তারা পরিপক্ক প্রযুক্তি এবং পরিচালনাযোগ্য খরচের বৈশিষ্ট্যগুলিকে নতুন শক্তির গাড়ির ব্যাটারির জন্য মূলধারার পছন্দ করে তোলে। পলিমার-ইলেক্ট্রোলাইট ব্যাটারিগুলি একটি শুষ্ক বা জেল-স্টেট সলিড পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট নিযুক্ত করে, যা একটি পাতলা, হালকা ফর্ম ফ্যাক্টর এবং উন্নত নিরাপত্তা প্রদান করে। LFP কোষগুলি পরিপক্ক উত্পাদন প্রক্রিয়ার সাথে লিথিয়াম আয়রন ফসফেট রসায়নকে একত্রিত করে, কর্মক্ষমতা এবং খরচের ভারসাম্যকে বিভিন্ন উচ্চ-শক্তি প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত করে।

 

1992 সালে বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি-উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, মেমরির প্রভাবের অনুপস্থিতি এবং স্বল্প{3}}নিঃসরণ হারের মতো সুবিধা সহ-সম্পূর্ণভাবে ঐতিহ্যবাহী সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারি এবং প্রাথমিক-প্রাথমিক লিড জেনারেশন ব্যাটারিকে ছাড়িয়ে গেছে। ঐতিহ্যবাহী ব্যাটারির তুলনায়, এটি বারবার চার্জ-ডিসচার্জ চক্র সমর্থন করে এবং একটি উল্লেখযোগ্যভাবে বর্ধিত পরিষেবা জীবন অফার করে, এটিকে দীর্ঘমেয়াদী, ক্রমাগত অপারেশনের প্রয়োজন হয় এমন পরিস্থিতিতে উপযুক্ত করে তোলে। ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ ইন্ডাস্ট্রি এনার্জি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশনের বৃহৎ আকারে, নিয়মিত স্থাপনা অর্জন করেছে।