বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি কি দিয়ে তৈরি?

বেশিরভাগ বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারি বিভিন্ন পরিমাণে লিথিয়াম-আয়ন, কোবাল্ট, নিকেল, ম্যাঙ্গানিজ, সিলিকন এবং ইলেক্ট্রোলাইট দিয়ে তৈরি। এর মধ্যে ব্যাটারি কোষ রয়েছে, যা অ্যানোড এবং ক্যাথোড, বিভাজক, ইলেক্ট্রোলাইট এবং ইতিবাচক এবং নেতিবাচক কারেন্ট সংগ্রাহক নিয়ে গঠিত (এএ ব্যাটারিতে বাম্পের সাথে সমতল দিক এবং পাশে চিন্তা করুন)। কিন্তু এর মানে কি ঠিক? কেন লিথিয়াম? কোন আয়ন? ভয় পাবেন না — বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারিগুলি কী দিয়ে তৈরি তা ব্যাখ্যা করতে আমরা এখানে এসেছি৷

শুরু করার জন্য, আসুন এটি প্রতিষ্ঠিত করা যাক যে যদিও একটি টেসলা ব্যাটারি এবং একটি শেভ্রোলেট বোল্ট ব্যাটারি উভয়ই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, তার মানে এই নয় যে তারা একই তৈরি। ব্যাটারি রসায়ন একটি ব্যাটারি প্যাক যেভাবে চার্জ এবং ডিসচার্জ হয়, এটি কীভাবে তাপ পরিচালনা করে, ব্যাটারি প্যাকের প্রতিটি সেল কতটা শক্তি সঞ্চয় করতে পারে এবং প্রতিটি কোষের খরচের উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে৷ এই কারণেই Panasonic, CATL, Samsung SDI এবং LG-এর মতো ব্যাটারি নির্মাতারা সর্বদা সর্বোত্তম পারফরম্যান্স এবং সর্বনিম্ন খরচ পেতে তাদের রসায়ন পরিবর্তন করার চেষ্টা করে।

বেশিরভাগ নির্মাতার ব্যাটারি সেলগুলির সঠিক রেসিপিগুলি সর্বজনীন তথ্য নয়, কারণ প্রতিটি কোম্পানির নিজস্ব মালিকানা সূত্র রয়েছে। তবুও, মৌলিক উপাদানগুলি কমবেশি একই, তাই আসুন লিথিয়াম দিয়ে শুরু করে সেগুলি কী এবং তারা কী করে তা ভেঙে দেওয়া যাক।

লিথিয়াম

একটি লিথিয়াম-আয়ন (সংক্ষেপে "লি-আয়ন") ব্যাটারির লিথিয়াম ক্যাথোড এবং অ্যানোড তৈরি করে, ওরফে একটি ব্যাটারি কোষের ধনাত্মক এবং নেতিবাচক দিক। লিথিয়াম আয়নগুলি কোষের ধনাত্মক দিকের (ক্যাথোড) ভিতরে ঘুরে বেড়ায় এবং ইলেকট্রন তৈরি করে যা নেতিবাচকভাবে চার্জ হওয়ার কারণে ব্যাটারির নেতিবাচক দিকে (অ্যানোড) যেতে চায় কিন্তু ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে বিভাজকের কারণে তা পারে না। এর মানে হল যে ইলেক্ট্রনগুলি ব্যাটারির ইতিবাচক দিক থেকে প্রবাহিত হবে, আপনার ডিভাইসের মাধ্যমে, এটিকে শক্তি দেবে এবং তারপরে অ্যানোডে ফিরে আসবে।

কোষের লিথিয়াম খাঁটি মৌলিক লিথিয়াম নয় কারণ এটি নিরাপদ হওয়ার জন্য অন্যান্য উপাদানগুলির সাথে খুব বেশি প্রতিক্রিয়াশীল। পরিবর্তে, ব্যবহৃত লিথিয়াম একটি লিথিয়াম ধাতব অক্সাইডের আকারে, যা মিশ্রণটিকে স্থিতিশীল করে। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, নির্মাতারা ব্যাটারির ক্যাথোড পাশে লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড এবং অ্যানোডে লিথিয়াম-কার্বন যৌগ ব্যবহার করে।

কোবাল্ট

কোবাল্ট দুটি প্রধান কারণে ব্যাটারিতে ব্যবহৃত হয়। প্রথমত, এটি চমৎকার শক্তির ঘনত্ব প্রদান করে, যার অর্থ হল একটি ব্যাটারি সেল যত বেশি কোবাল্ট ব্যবহার করবে (একটি বিন্দু পর্যন্ত), তত বেশি বিদ্যুৎ সঞ্চয় করতে পারবে। অন্য সুবিধা হল কোবাল্ট একটি ব্যাটারি কোষের তাপীয় স্থিতিশীলতা বাড়ায়। কেন তাপ স্থিতিশীলতা গুরুত্বপূর্ণ? বৈদ্যুতিক গাড়ির অগ্নিকাণ্ড সম্পর্কে আমাদের সম্পর্কিত নিবন্ধে, আমরা উল্লেখ করেছি যে তাপমাত্রার পরিবর্তনে ব্যাটারি যত কম প্রতিক্রিয়াশীল হয়, তাপ থেকে পালিয়ে যাওয়ার প্রবণতা তত কম হয় এবং তাই লিথিয়ামের আগুন নেভানো কঠিন হয়ে যাওয়ার ঝুঁকি কম।

কোবাল্টের উপর অত্যধিক নির্ভরতার তার খারাপ দিক রয়েছে। কোবাল্ট একটি বিরল-পৃথিবী উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়, এবং নাম থেকে বোঝা যায়, এটি খুব সাধারণ নয়। এটি উৎস থেকে ব্যয়বহুল করে তোলে। এটি এমন অঞ্চলগুলিতেও পাওয়া যায় যেগুলি প্রচুর পরিমাণে রাজনৈতিক এবং সামাজিক অস্থিতিশীলতায় ভুগছে, যা বন্য মূল্যের ওঠানামা এবং সেইসাথে খনির কোম্পানি এবং তারা যে দেশগুলিতে কাজ করে তাদের দ্বারা উল্লেখযোগ্য মানবাধিকার লঙ্ঘনের কারণ হতে পারে।

এই সমস্যাগুলি ব্যাটারি নির্মাতাদের তাদের রসায়নে কোবাল্টের পরিমাণ কমানোর চেষ্টা করতে পরিচালিত করেছে। তারা নিকেল দিয়ে কোবাল্টকে অফসেট করে, যা যথেষ্ট সস্তা এবং কম বিরল, কিন্তু এরও খারাপ দিক রয়েছে।

নিকেল

কোবাল্টের মতো কোষের শক্তির ঘনত্ব বাড়াতে ব্যাটারিতে নিকেল ব্যবহার করা হয়। কোবাল্টের বিপরীতে, তবে, নিকেল সমৃদ্ধ ব্যাটারি কোষে ক্যাথোডের পৃষ্ঠে মাইক্রোক্র্যাকিংয়ের সমস্যা থাকতে পারে। এটি কম নিকেল এবং বেশি কোবাল্টযুক্ত ব্যাটারির চেয়ে কম সময়ের মধ্যে কর্মক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।

নিকেল ব্যবহার করার জন্য এখনও প্রচুর উত্থান রয়েছে। প্রথমত, এটি প্রায় $18,000 থেকে $21,000 প্রতি টন বিক্রি হয়, কোবাল্টের তুলনায়, যা নিয়মিতভাবে প্রতি টন $30,000-এর বেশি দামে যায় এবং দামের ওঠানামা বেশি থাকে। এর পরে, যে মাইক্রোক্র্যাকগুলি কর্মক্ষমতা হ্রাস করে তা ক্যাথোড নির্মাণে একটি "গ্রেডিয়েন্ট" ব্যবহার করে প্রশমিত করা যেতে পারে। এর মানে হল যে ক্যাথোডের কেন্দ্র বেশিরভাগই নিকেল, এবং তারপরে বিভিন্ন কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য সহ অন্যান্য ধাতু এটির উপর স্তরযুক্ত।

ম্যাঙ্গানিজ

অনেক ব্যাটারি রসায়নের তৃতীয় প্রধান উপাদান হল ম্যাঙ্গানিজ। নিকেল এবং কোবাল্ট শক্তি সঞ্চয় বাড়াতে লিথিয়ামের সাথে কাজ করার সময়, ম্যাঙ্গানিজ সবকিছু একসাথে এবং স্থিতিশীল রাখে। এটি একটি কাঠামোগত সংযোজন, এবং যেমন, নিকেল বা কোবাল্টের তুলনায় ছোট শতাংশে ব্যবহৃত হয়।

সিলিকন

শক্তির ঘনত্ব বাড়াতে লিথিয়াম এবং কার্বনের পাশাপাশি অ্যানোডে সিলিকন ব্যবহার করা হয়। আপনি যখন নিকেল এবং কোবাল্ট দিয়ে কোষের ইতিবাচক দিকে শক্তির ঘনত্ব বাড়ান, তখন সেই ইলেক্ট্রনগুলির আপনার ইভি মোটরগুলির মাধ্যমে তাদের ভ্রমণের পরে যাওয়ার জন্য একটি জায়গার প্রয়োজন হবে। সিলিকন দুর্দান্ত কারণ এটি স্থিতিশীল, সস্তা এবং গ্রাফাইটের তুলনায় প্রায় 10 গুণ বেশি ইলেকট্রন ধারণ করতে পারে।

ইলেক্ট্রোলাইট

একটি ব্যাটারি কোষে একটি ইলেক্ট্রোলাইট ছাড়া, চার্জ করার সময় ইলেকট্রনগুলি অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে যাওয়ার কোনও উপায় থাকবে না। এটি গোপন সস যা পুরো ব্যাটারি কাজ করে। বিভিন্ন ধরণের ইলেক্ট্রোলাইট রয়েছে এবং রসায়ন জটিল হতে পারে, তবে তারা কয়েকটি ভিন্ন পরিবারে ভেঙ্গে যায়।

জলীয় দ্রবণগুলি তরল, যখন অ-জলীয় দ্রবণগুলি নয়৷ তারপরে আমাদের কাছে আয়নিক তরল রয়েছে, যা আরও তাপমাত্রা-স্থিতিশীল এবং জৈব জলীয় এবং অ-জলীয় দ্রবণের চেয়ে ভাল স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর পরে, পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট রয়েছে, যা প্লাস্টিককে তাদের বাঁধাই এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করে। সবশেষে, আমাদের হাইব্রিড ইলেক্ট্রোলাইট আছে, যা অন্য ধরনের হাইব্রিড।

বিভাজক

একটি কোষের অভ্যন্তরে বিভাজকের প্রধান কাজ হল ক্যাথোড এবং অ্যানোডকে পৃথক করে শর্ট সার্কিট ঘটতে বাধা দেওয়া। বিভাজকটি সাধারণত মাইক্রোপোরাস প্লাস্টিক থেকে তৈরি হয় এবং ক্যাথোড থেকে সরাসরি অ্যানোডে কিছু ইলেক্ট্রন প্রবাহের অনুমতি দেয়, যা স্ব-স্রাব নামে পরিচিত। এটি স্বাভাবিক, কিন্তু যখন একটি কোষ খুব গরম হয়ে যায়, তখন বিভাজকটি কোষের জন্য এক ধরণের ফিউজ হিসাবে কাজ করে। বিভাজকের প্লাস্টিক গলে যায় এবং সেই মাইক্রোপোরগুলি বন্ধ হয়ে যায়, সম্পূর্ণরূপে কোষের একপাশকে অন্য থেকে আলাদা করে এবং আশা করি একটি কদর্য আগুন প্রতিরোধ করে।

এডমন্ডস বলেছেন

বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যাটারির ভিতরে প্রচুর উন্নত রসায়ন ঘটছে। যেহেতু অনেক EV ব্যাটারি বিরল-আর্থ ধাতুর উপর নির্ভর করে, তাই তারা গাড়ির সবচেয়ে ব্যয়বহুল অংশ তৈরি করে এবং MSRP উচ্চ থাকার কারণের একটি অংশ।