নতুন শক্তি

লিথিয়াম ব্যাটারির দ্রুত বিকাশ ঘটছে এবং মোবাইল ফোন ও ল্যাপটপ থেকে শুরু করে বৈদ্যুতিক যানবাহন, শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা ও অন্যান্য ক্ষেত্রে এর প্রয়োগ প্রসারিত হয়েছে। আজকের মোবাইল নেটওয়ার্ক জগতে লিথিয়াম ব্যাটারি একটি অপরিহার্য অংশ হয়ে উঠেছে।

লিথিয়াম-আয়ন গবেষণা ও উন্নয়নের ক্ষেত্রে প্রযুক্তিগত অসুবিধাগুলো হলো:

১) ইলেকট্রোড উপাদান এবং পরিবাহী পদার্থের কণাগুলির সুষম বিস্তার; স্লারির সংরক্ষণ স্থায়িত্ব;
২) কম পৃষ্ঠশক্তি সম্পন্ন সাবস্ট্রেটের (যেমন পিই, পিপি) উপর উচ্চ গতিতে এবং সুষমভাবে কোটিং করার সময় ভিজে যাওয়ার সমস্যা;
৩) উৎপাদন ও নির্মাণকালে ফেনা নিয়ন্ত্রণ।

লিথিয়াম ব্যাটারির উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ করতে এবং একটি নিখুঁত কারেন্ট কালেক্টর কোটিং প্রদানের জন্য, কণার সঠিক বিস্তার ব্যাটারির কার্যক্ষমতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। পরিবাহী স্লারি বা ইলেকট্রোড স্লারিতে, অ্যাডিটিভ বা সংযোজক পদার্থ পরিবাহী কার্বন উপাদান বা সক্রিয় উপাদানের বিস্তার ও স্থিতিশীলতা উন্নত করতে পারে এবং প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার সময় সক্রিয় কণাগুলোকে জমাট বাঁধা থেকে বিরত রাখতে ইলেকট্রোড উপাদানে সেগুলোকে সুষমভাবে ছড়িয়ে দিতে পারে, যার ফলে ইলেকট্রোড কোটিংয়ের আরও সুষম উৎপাদন ও প্রস্তুতি অর্জন করা সম্ভব হয়। উদাহরণস্বরূপ, সিরামিক কণা স্থিতিশীল করার জন্য ওয়েটিং ডিসপারসেন্ট এবং সাবস্ট্রেটের ভেদ্যতা আরও উন্নত করে এমন অ্যাডিটিভ পণ্য।

১. জলীয় ইলেকট্রোড স্লারি ডিসপারসেন্ট

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির স্লারি প্রধানত দুটি সিস্টেমে পাওয়া যায়: জলীয় এবং তৈলীয়। বর্তমানে প্রচলিত স্লারি সিস্টেমটি হলো পজিটিভ ইলেকট্রোডের জন্য ব্যবহৃত PVDF/NMP তৈলীয় সিস্টেম, যার পরিমাণ প্রায় ৯০% এবং বাকি ১০% হলো একটি জলে দ্রবণীয় বাইন্ডার; নেগেটিভ ইলেকট্রোডের স্লারিটি হলো গ্রাফাইট/CMC/SBR জলীয় সিস্টেম।
আদর্শ ইলেকট্রোড স্লারির চমৎকার রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য থাকা উচিত, যাতে এটি কারেন্ট কালেক্টরের পৃষ্ঠে স্থিতিশীল ও সুষমভাবে প্রলেপ দিতে পারে, এবং একই সাথে কঠিন কণাগুলো স্বতঃস্ফূর্ত অধঃক্ষেপণ ও জমাট বাঁধা ছাড়াই সুষম ও স্থিতিশীলভাবে ছড়িয়ে থাকে এবং একটি আন্তঃসংযুক্ত ইলেকট্রোড মাইক্রোস্ট্রাকচার গঠন করতে পারে।
ভ্যান ডার ওয়ালস বল বা স্থিরবৈদ্যুতিক আকর্ষণ এবং মাধ্যাকর্ষণ শক্তির উপস্থিতির কারণে, স্লারির কণাগুলো একত্রিত বা থিতিয়ে পড়ার সম্ভাবনা থাকে। এটি স্লারির উপাদানগুলোর বিচ্ছুরণের সমরূপতা এবং স্লারির সামগ্রিক অধঃক্ষেপ-প্রতিরোধী স্থিতিশীলতাকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে। জলীয় স্লারিতে তুলনামূলকভাবে শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন এবং স্থিরবৈদ্যুতিক বলের অস্তিত্ব থাকার সম্ভাবনা বেশি থাকে, যা কণাগুলোর একত্রিত হওয়ার জন্য একটি অনুকূল পরিবেশ তৈরি করে।
অতএব, জল-ভিত্তিক স্লারিতে সাধারণত যোগ করার প্রয়োজন হয়। ভেজানো এবং ছড়িয়ে দেওয়ার এজেন্টযা স্থিরবৈদ্যুতিক বিকর্ষণ এবং/অথবা স্থানিক প্রতিবন্ধকতার নীতির মাধ্যমে কণাগুলোকে পুনরায় একত্রিত হওয়া থেকে প্রতিরোধ করতে পারে, পরিবাহী উপাদান এবং সক্রিয় পদার্থকে আরও সুষমভাবে ছড়িয়ে দেয়, যার ফলে স্লারির দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা নিশ্চিত হয়।

২. ডায়াফ্রাম কোটিং স্লারির জন্য সংযোজনী

ডায়াফ্রাম কোটিং-এর মূল চাবিকাঠি হলো সিরামিক স্লারি ফর্মুলার উন্নয়ন।
ব্যাটারির সুরক্ষা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করার জন্য সিরামিক স্লারিতে সাধারণত অজৈব অতিসূক্ষ্ম গুঁড়া (যেমন অ্যালুমিনা এবং বোহমাইট) ব্যবহার করা হয়। তবে, এই অজৈব গুঁড়াগুলোর পৃষ্ঠে প্রচুর পরিমাণে অসম্পৃক্ত বন্ধন থাকে, যেগুলোর পৃষ্ঠশক্তি বেশি এবং স্লারির মধ্যে এগুলো জমাট বাঁধার প্রবণতা দেখায়, যা সিরামিক স্লারির স্থাপন স্থিতিশীলতাকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করে।
ভালো কর্মক্ষমতা সম্পন্ন একটি সিরামিক প্রলেপযুক্ত ডায়াফ্রাম প্রস্তুত করার জন্য, ডায়াফ্রামের উপর সিরামিকের প্রলেপ দিতে সাধারণত যোগ করা প্রয়োজন। বাইন্ডার, ডিসপারসেন্ট, ওয়েটিং এজেন্ট, থিকনার, লেভেলিং এজেন্ট, ডিফোমার, ইত্যাদি স্লারিতে।

১) ভেজানো এবং বিচ্ছুরণকারী এজেন্ট

এটি স্লারির সান্দ্রতা কমায় এবং কঠিন পদার্থের পরিমাণ বাড়ায়; এটি মাধ্যমে সিরামিক কণাগুলোর সুষম বিস্তার ঘটিয়ে একটি স্থিতিশীল সাসপেনশন তৈরি করতে পারে।

২) ফেনা দূরকারী এজেন্ট

সিরামিক কণার বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়ার সাথে প্রায়শই ফেনার গঠন ও স্থিতিশীলতা ঘটে। তাই, কোটিং ত্রুটিমুক্ত হয় এবং অভ্যন্তরীণ বুদবুদের কারণে পিনহোল তৈরি না হয়, তা নিশ্চিত করার জন্য কোটিং করার আগে সিরামিক ডিসপারশন থেকে ফেনা অপসারণ করা প্রয়োজন।

৩) সাবস্ট্রেট ভেজানোর এজেন্ট

হাইড্রোফোবিক সাবস্ট্রেটে জল-ভিত্তিক সিরামিক স্লারির ভেদ্যতা এবং পাতলা আবরণের সমতলকরণ উন্নত করে, এবং ইলেক্ট্রোলাইটের ভেদ্যতা উন্নত করার জন্য আবরণের পৃষ্ঠ শক্তি সামঞ্জস্য করতে পারে। এটি আবরণের গতি বাড়াতে এবং আবরণের আনুগত্য অপ্টিমাইজ করতে পারে।

৪) ঘনকারক

এটি স্লারির সান্দ্রতা বাড়াতে, স্লারির ভৌত বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করতে, কোটিং প্রক্রিয়ার সময় ঝুলে পড়া রোধ করতে এবং স্লারিকে স্থিতিশীল করে এর সংরক্ষণ ক্ষমতা উন্নত করতে ব্যবহৃত হয়।