গবেষকরামিউনিখের টেকনিক্যাল বিশ্ববিদ্যালয়(টিইউএম) এবংআরডব্লিউটিএইচ আচেন বিশ্ববিদ্যালয়জার্মানিতে গবেষকরা উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির (SIBs) বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতার সাথে লিথিয়াম-আয়রন-ফসফেট (LFP) ক্যাথোডযুক্ত একটি অত্যাধুনিক উচ্চ-শক্তি সম্পন্ন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির (LIBs) কর্মক্ষমতার তুলনা করেছেন।

দলটি দেখেছে যে, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির (LIBs) তুলনায় সোডিয়াম আয়ন ব্যাটারির (SIBs) পালস রেজিস্ট্যান্স এবং ইম্পিড্যান্সের উপর চার্জের অবস্থা ও তাপমাত্রার প্রভাব বেশি, যা নকশার সিদ্ধান্তকে প্রভাবিত করতে পারে। এটি থেকে বোঝা যায় যে, সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য, বিশেষ করে কম চার্জের মাত্রায়, SIBs-এর আরও উন্নত তাপমাত্রা ও চার্জ ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের প্রয়োজন হতে পারে।

• পালস রেজিস্ট্যান্স আরও ব্যাখ্যা করতে গেলে বলতে হয়: হঠাৎ করে বিদ্যুতের চাহিদা তৈরি হলে একটি ব্যাটারির ভোল্টেজ কতটা কমে যায়, এই পরিভাষাটি তা বোঝায়। সুতরাং, গবেষণা থেকে জানা যায় যে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি চার্জের মাত্রা এবং তাপমাত্রা দ্বারা বেশি প্রভাবিত হয়।

গবেষণা:

বিজ্ঞানীরা বলেছেন, “সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারিকে (এসআইবি) সাধারণত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির (এলআইবি) একটি সরাসরি প্রতিস্থাপন হিসেবে দেখা হয়। তথাপি, সোডিয়াম এবং লিথিয়ামের তড়িৎ-রাসায়নিক আচরণের পার্থক্যের কারণে অ্যানোড এবং ক্যাথোড উভয় ক্ষেত্রেই অভিযোজনের প্রয়োজন হয়। যেখানে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির (এলআইবি) জন্য সাধারণত অ্যানোড উপাদান হিসেবে গ্রাফাইট ব্যবহার করা হয়, সেখানে এসআইবি-র জন্য হার্ড কার্বনকে বর্তমানে সবচেয়ে সম্ভাবনাময় উপাদান হিসেবে দেখা হচ্ছে।”

তারা আরও ব্যাখ্যা করেছেন যে, তাদের এই কাজটি গবেষণার একটি শূন্যস্থান পূরণের উদ্দেশ্যে করা হয়েছে, কারণ বিভিন্ন তাপমাত্রা এবং চার্জের অবস্থার (SOC) পরিপ্রেক্ষিতে SIB-এর বৈদ্যুতিক আচরণ সম্পর্কে এখনও জ্ঞানের অভাব রয়েছে।

গবেষণা দলটি বিশেষত ১০ ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে ৪৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রায় বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা পরিমাপ, বিভিন্ন তাপমাত্রায় পূর্ণ-কোষের ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ পরিমাপ এবং ২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় সংশ্লিষ্ট কোষগুলোর অর্ধ-কোষ পরিমাপ পরিচালনা করেছে।

এতে নির্দিষ্ট করে বলা হয়েছে, “এছাড়াও, আমরা ডাইরেক্ট কারেন্ট রেজিস্ট্যান্স (R DC) এবং গ্যালভানোস্ট্যাটিক ইলেকট্রোকেমিক্যাল ইম্পিড্যান্স স্পেকট্রোস্কোপি (GEIS) উভয়ের উপর তাপমাত্রা এবং SOC-এর প্রভাব অনুসন্ধান করেছি।” “গতিশীল পরিস্থিতিতে ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা, ব্যবহারযোগ্য শক্তি এবং শক্তি দক্ষতা পরীক্ষা করার জন্য, আমরা বিভিন্ন তাপমাত্রায় বিভিন্ন লোড রেট প্রয়োগ করে রেট ক্যাপাবিলিটি পরীক্ষা সম্পন্ন করেছি।”

গবেষকরা একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, নিকেল-ম্যাঙ্গানিজ-আয়রন ক্যাথোডযুক্ত একটি সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি এবং এলএফপি ক্যাথোডযুক্ত একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি পরিমাপ করেছেন। তিনটি ব্যাটারিতেই ভোল্টেজ হিস্টেরেসিস দেখা গেছে, যার অর্থ হলো চার্জিং এবং ডিসচার্জিংয়ের সময় এদের ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজে পার্থক্য ছিল।

গবেষকরা জোর দিয়ে বলেন, “আশ্চর্যের বিষয় হলো, SIB-এর ক্ষেত্রে হিস্টেরেসিস প্রধানত কম SOC-তে ঘটে, যা হাফ-সেল পরিমাপ অনুযায়ী সম্ভবত হার্ড কার্বন অ্যানোডের কারণে হয়ে থাকে।” “LIB-এর R DC এবং ইম্পিড্যান্স SOC-এর উপর খুব সামান্যই নির্ভরশীলতা দেখায়। এর বিপরীতে, SIB-এর ক্ষেত্রে ৩০%-এর কম SOC-তে R DC এবং ইম্পিড্যান্স উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, যেখানে উচ্চতর SOC-তে এর বিপরীত প্রভাব দেখা যায় এবং R DC ও ইম্পিড্যান্সের মান কমে যায়।”

অধিকন্তু, তারা নিশ্চিত করেছেন যে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির (LIB) তুলনায় সোডিয়াম আয়ন ব্যাটারির (SIB) ক্ষেত্রে R_DC এবং ইম্পিডেন্সের তাপমাত্রা নির্ভরতা বেশি। “LIB পরীক্ষাগুলো রাউন্ড-ট্রিপ দক্ষতার উপর SOC-এর উল্লেখযোগ্য কোনো প্রভাব দেখায় না। এর বিপরীতে, ০% থেকে ৫০% পর্যন্ত সাইক্লিং করার তুলনায় SIB-গুলোকে ৫০% থেকে ১০০% SOC পর্যন্ত সাইক্লিং করলে দক্ষতার ক্ষতি অর্ধেকেরও বেশি কমে যেতে পারে,” তারা আরও ব্যাখ্যা করেন এবং উল্লেখ করেন যে, কম SOC পরিসরের তুলনায় বেশি SOC পরিসরে সেলগুলোকে সাইক্লিং করলে SIB-এর দক্ষতা ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়।