লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি না খুলেই জানা যাবে চার্জ কতটা আছে, কত দিন চলতে পারে

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি কতটা ভালো আছে, ভেতরের উপাদান কি পরিমান ক্ষয় হয়েছে-এতদিন এসব তথ্য জানতে ব্যাটারি খুলে পরীক্ষা করতে হতো। এবার সে প্রক্রিয়া অনেকটা সহজ হওয়ার সম্ভাবনা দেখা গেল। ব্যাটারির ভোল্টেজে স্বাভাবিকভাবে তৈরি হওয়া ক্ষুদ্র ওঠানামা বিশ্লেষণ করেই এর অবস্থা সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য জানা যেতে পারে। ব্রাজিলের স্টেট ইউনিভার্সিটি অব ক্যাম্পিনাসের গবেষকেরা এমন সম্ভাবনার কথা জানিয়েছেন। তাদের তৈরি একটি কম্পিউটার মডেল এটি সম্ভব করে

ভোল্টেজের ওঠানামাতেই লুকিয়ে তথ্য

ব্যাটারি চার্জ বা ডিসচার্জ হওয়ার সময় ভোল্টেজ সাধারণত খুব ধীরে পরিবর্তিত হয়। কিন্তু এর সঙ্গে ছোট ছোট ফ্লকচুয়েশন বা ওঠানামাও দেখা দিতে পারে। গবেষকদের মতে, এসব ওঠানামা নিছক বৈদ্যুতিক গোলমাল নয়। এর পেছনে ব্যাটারির ভেতরে লিথিয়াম আয়নের চলাচল এবং ক্ষুদ্র কণাগুলোর পরিবর্তনের ভূমিকা রয়েছে।

গবেষণায় দেখা গেছে, ব্যাটারির ইলেকট্রোডের সব কণায় একই সময়ে লিথিয়াম আয়ন প্রবেশ করে না। বরং ক্ষুদ্র কণার কিছু অংশ প্রায় একই সময়ে কম চার্জযুক্ত অবস্থা থেকে বেশি চার্জযুক্ত অবস্থায় চলে যায়। এ সময় ভোল্টেজে ছোট একটি স্পাইক তৈরি হয়।

এ ধরনের পরিবর্তন বারবার ঘটতে থাকলে ভোল্টেজে পর্যায়ক্রমিক ওঠানামা দেখা যায়। আর এই ওঠানামার ধরন বিশ্লেষণ করেই ব্যাটারির বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে জানা সম্ভব।

 সোডিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে আগুন লাগার ভয় নেই, এলো নতুন প্রযুক্তি

ইলেকট্রোড আসলে কেমন?

গবেষকেরা বলছেন, ব্যাটারির ইলেকট্রোডকে বাইরে থেকে দেখতে শক্ত একটি বস্তু মনে হলেও বাস্তবে এর গঠন অনেকটা ফোমের মতো। এতে অসংখ্য ক্ষুদ্র কঠিন কণা রয়েছে। এসব কণার মাঝখানে থাকে তরল ইলেকট্রোলাইট।

লিথিয়াম আয়ন ওই ইলেকট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে চলাচল করে ইলেকট্রোডের ক্ষুদ্র কণার পৃষ্ঠে পৌঁছায়। এরপর আয়নগুলো কণার ভেতরে প্রবেশ করে। এই প্রক্রিয়াকে বলা হয় ইন্টারক্যালেশন।

বিজ্ঞানীদের হিসাবে, একটি সাধারণ ইলেকট্রোডে প্রায় ১০ বিলিয়ন ক্ষুদ্র কণা থাকতে পারে। প্রতিবার ভোল্টেজ আপডাউনের সময়, এর প্রায় ১ শতাংশ বা আনুমানিক ১০ কোটি কণা, প্রায় একই সময়ে অবস্থার পরিবর্তন করতে পারে। এর ফলেই ভোল্টেজে ক্ষুদ্র স্পাইক তৈরি হয়।

 পৃথিবীর ভয়ংকর ক্ষতি করছে পোড়া স্যাটেলাইট

ভোল্টেজ দেখে বোঝা যাবে কণার আকার

গবেষণার গুরুত্বপূর্ণ একটি ফল হলো, ভোল্টেজের ওঠানামার সময়কালের সঙ্গে ইলেকট্রোডের ক্ষুদ্র কণাগুলোর আকারের সম্পর্ক রয়েছে।

অর্থাৎ ভোল্টেজ কত সময় পরপর ওঠানামা করছে, তা বিশ্লেষণ করলে ইলেকট্রোডের ভেতরের কণাগুলোর আকার ও গঠন সম্পর্কে ধারণা পাওয়া যেতে পারে।

শুধু কণার আকারই নয়, ভোল্টেজের ওঠানামার সময়কাল ও মাত্রার সঙ্গে লিথিয়াম আয়ন কণার মধ্যে কত দ্রুত প্রবেশ ও বের হচ্ছে, তারও সম্পর্ক রয়েছে। ফলে ভবিষ্যতে শুধু ব্যাটারির ভোল্টেজ পর্যবেক্ষণ করেই রাসায়নিক বিক্রিয়ার গতি সম্পর্কে তথ্য পাওয়া সম্ভব হবে।

ব্যাটারি না খুলেই স্বাস্থ্য পরীক্ষা

এই গবেষণার সবচেয়ে বড় সম্ভাবনা দেখা যাচ্ছে ব্যাটারির স্বাস্থ্য পরীক্ষা বা স্টেট অব হেলথ নির্ণয়ের ক্ষেত্রে। বর্তমানে ব্যাটারির ভেতরের ক্ষয় বা পরিবর্তন বিশ্লেষণের জন্য অনেক সময় ব্যাটারি খুলে বিশেষ কিছু পরীক্ষার প্রয়োজন হয়। এ জন্য অত্যাধুনিক যন্ত্র ও বড় গবেষণা অবকাঠামোও দরকার হয় কিছু ক্ষেত্রে। নতুন গবেষণার মডেল ঠিকভাবে কাজ করলে ব্যাটারি চালু থাকা অবস্থায় এর ক্ষুদ্র ভোল্টেজ ওঠানামা পরিমাপ করেই ভেতরের পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে।

গবেষকেরা ব্যাটারির ভেতরে লিথিয়াম আয়নের ঘনত্ব কীভাবে পরিবর্তিত হয়, তা বিশ্লেষণ করতে ফেজ-ফিল্ড মডেলিং নামের কম্পিউটেশনাল পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন। তবে গবেষকেরা জানিয়েছেন, বাস্তব ব্যাটারিতে এই পদ্ধতি ব্যবহারের আগে পরীক্ষামূলকভাবে ফলাফল যাচাই করতে হবে।