অল-সলিড-স্টেট লিথিয়াম ব্যাটারি পারফরম্যান্সের উন্নতিতে অ্যানিলিংয়ের ভূমিকা

অল-সলিড-স্টেট লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি উপকরণ বিজ্ঞান এবং প্রকৌশলে নতুন ক্রেজ হয়ে উঠেছে কারণ প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি আর উন্নত প্রযুক্তির মান পূরণ করতে পারে না, যেমন বৈদ্যুতিক যানবাহন, যা উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, দ্রুত চার্জিং এবং দীর্ঘ চক্রের দাবি করে। জীবন অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারি, যা ঐতিহ্যবাহী ব্যাটারিতে পাওয়া তরল ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবর্তে একটি কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে, শুধুমাত্র এই মানগুলি পূরণ করে না বরং তুলনামূলকভাবে নিরাপদ এবং আরও সুবিধাজনক কারণ তাদের অল্প সময়ের মধ্যে চার্জ করার সম্ভাবনা রয়েছে।

যাইহোক, কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট তার নিজস্ব চ্যালেঞ্জ নিয়ে আসে। এটা দেখা যাচ্ছে যে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড এবং কঠিন ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে ইন্টারফেস একটি বড় বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের দেখায় যার উত্স ভালভাবে বোঝা যায় না। তদ্ব্যতীত, ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠ বাতাসের সংস্পর্শে এলে প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, ব্যাটারির ক্ষমতা এবং কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়। প্রতিরোধ কমানোর জন্য বেশ কয়েকটি প্রচেষ্টা করা হলেও, কেউই এটিকে 10 Ω সেমিতে নামিয়ে আনতে পারেনি² (ওহম সেন্টিমিটার-বর্গ), রিপোর্ট করা ইন্টারফেস প্রতিরোধের মান যখন বাতাসের সংস্পর্শে আসে না।

এবার প্রকাশিত এক সাম্প্রতিক গবেষণায় ড এসিএস প্রয়োগ উপাদান এবং ইন্টারফেস, জাপানের টোকিও ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (টোকিও টেক) থেকে অধ্যাপক তারো হিতোসুগির নেতৃত্বে একটি গবেষণা দল এবং টোকিও টেকের একজন ডক্টরেট ছাত্র শিগেরু কোবায়াশি শেষ পর্যন্ত এই সমস্যার সমাধান করতে পারে৷ নিম্ন ইন্টারফেস প্রতিরোধের পুনরুদ্ধার করার পাশাপাশি এই হ্রাসের অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াটি উন্মোচন করার জন্য একটি কৌশল প্রতিষ্ঠা করে, দলটি উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারির উত্পাদন সম্পর্কে মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করেছে। গবেষণাটি টোকিও টেক, ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ অ্যাডভান্সড ইন্ডাস্ট্রিয়াল সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (এআইএসটি) এবং ইয়ামাগাতা বিশ্ববিদ্যালয়ের যৌথ গবেষণার ফলাফল।

শুরু করার জন্য, দলটি একটি লিথিয়াম নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড, একটি LiCoO সমন্বিত পাতলা ফিল্ম ব্যাটারি প্রস্তুত করেছে₂ ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড, এবং একটি Li₃PO₄ কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট। একটি ব্যাটারির বানোয়াট সম্পূর্ণ করার আগে, দলটি LiCoO-কে প্রকাশ করে₂ পৃষ্ঠ থেকে বায়ু, নাইট্রোজেন (N₂), অক্সিজেন (ও₂), কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂), হাইড্রোজেন (এইচ₂), এবং জলীয় বাষ্প (এইচ₂O) 30 মিনিটের জন্য।

তাদের আশ্চর্যের জন্য, তারা এন এর এক্সপোজার খুঁজে পেয়েছে₂, ও₂, CO₂, এবং এইচ₂, একটি অ-প্রকাশিত ব্যাটারির তুলনায় ব্যাটারির কর্মক্ষমতা হ্রাস করেনি। "শুধু এইচ₂O বাষ্প দৃঢ়ভাবে লি অবনতি₃PO₄ - LiCoO₂ ইন্টারফেস এবং অপ্রকাশিত ইন্টারফেসের তুলনায় 10 গুণ বেশি মান পর্যন্ত এর প্রতিরোধ ক্ষমতাকে তীব্রভাবে বৃদ্ধি করে,” বলেন অধ্যাপক হিটোসুগি।

দলটি পরবর্তীতে "অ্যানিলিং" নামক একটি প্রক্রিয়া সম্পাদন করে, যেখানে নমুনাটি ব্যাটারি আকারে অর্থাৎ নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড জমা দিয়ে এক ঘন্টার জন্য 150 ডিগ্রি সেলসিয়াসে তাপ চিকিত্সা করা হয়েছিল। আশ্চর্যজনকভাবে, এটি প্রতিরোধকে 10.3 Ω সেমিতে কমিয়ে দিয়েছে², অপ্রকাশিত ব্যাটারির সাথে তুলনীয়!

সাংখ্যিক সিমুলেশন এবং অত্যাধুনিক পরিমাপ সম্পাদন করে, দলটি তখন প্রকাশ করে যে হ্রাসটি LiCoO এর মধ্যে থেকে প্রোটনের স্বতঃস্ফূর্ত অপসারণের জন্য দায়ী করা যেতে পারে।₂ annealing সময় গঠন.

“আমাদের গবেষণা দেখায় যে LiCoO-তে প্রোটন₂ গঠন পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়া একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে. আমরা আশা করি যে এই ইন্টারফেসিয়াল অণুবীক্ষণিক প্রক্রিয়াগুলির ব্যাখ্যা অল-সলিড-স্টেট ব্যাটারির প্রয়োগের সম্ভাবনাকে প্রশস্ত করতে সাহায্য করবে, "প্রফেসর হিটোসুগি শেষ করেছেন।