লি-আয়ন ব্যাটারির বিপরীতে, যা শক্তি উৎপাদনের জন্য লি-আয়নগুলিকে গ্রাফাইট অ্যানোডের মধ্যে এবং বাইরে নিয়ে যাওয়ার জন্য ইন্টারক্যালেশন মেকানিজম ব্যবহার করে, লি-মেটাল ব্যাটারিগুলি ভারী এবং ভারী গ্রাফাইটের পরিবর্তে ধাতব লিকে অ্যানোড হিসাবে ব্যবহার করে। যেহেতু Li-ধাতু গ্রাফাইটের (3,860 mAh/g) তুলনায় দশগুণ বেশি তাত্ত্বিক ক্ষমতা (372 mAh/g) দেখায়, তাই উচ্চ-ক্ষমতার প্রয়োজন এমন অঞ্চল থেকে এটি ক্রমাগতভাবে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। ব্যাটারি.
এই সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, সাইকেল চালানোর প্রক্রিয়ার সময় যদি এটি সমানভাবে এবং কার্যকরভাবে সংরক্ষণ করা না হয় তবে লি একটি শাখার মতো কাঠামোতে বৃদ্ধি পেতে পারে যা লি ডেনড্রাইট নামে পরিচিত। এটি একটি উল্লেখযোগ্য ভলিউম সম্প্রসারণ ঘটায় বিদ্যুদ্বাহক, যা ব্যাটারির চক্রের আয়ু কমিয়ে দেয় এবং অভ্যন্তরীণ শর্ট সার্কিটের কারণে আগুন এবং বিস্ফোরণের মতো নিরাপত্তা সংক্রান্ত সমস্যার ঝুঁকি বাড়ায়।
এই সমস্যাটি মোকাবেলা করার জন্য, কোরিয়া ইলেক্ট্রোটেকনোলজি রিসার্চ ইনস্টিটিউটের (KERI) নেক্সট-জেনারেশন ব্যাটারি রিসার্চ সেন্টারের বিজ্ঞানীরা 1D Li-confinable porous কার্বন কাঠামো তৈরি করেছেন। তাদের গঠন একটি ফাঁপা কোর নিয়ে গঠিত, এবং ফাঁপা কোরে লি সম্বন্ধযুক্ত স্বর্ণের ন্যানো পার্টিকেলগুলির একটি ছোট সংখ্যক যোগ করা হয়েছিল।
অগ্রাধিকারমূলকভাবে লি-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, সোনা লি-এর বৃদ্ধির দিক নিয়ন্ত্রণ করে এবং লি-কে কেন্দ্রের ভিতরে জমা করে। মূল স্থানের দিকে লি-আয়ন আন্দোলন বাড়াতে শেলে অসংখ্য ন্যানো-আকারের ছিদ্রও তৈরি হয়।
শেলের মধ্যে অসংখ্য ন্যানো-আকারের ছিদ্র তৈরি করে, বিজ্ঞানীরা 5 mA/cm2 উচ্চ-বর্তমান পরীক্ষার অবস্থার মধ্যেও লি ডেনড্রাইট বৃদ্ধি ছাড়াই উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত কুলম্বিক দক্ষতা অর্জন করেছেন।
বিজ্ঞানীরা এই উপাদানটির নকশার কার্যকারিতার তাত্ত্বিক বৈধতার জন্য চুং-আং বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক জাংহিউক মুনের সাথে সহযোগিতা করেছেন। সিমুলেশন ফলাফল দেখায় যে শেল ছিদ্রগুলি লি আয়ন প্রসারণের দৈর্ঘ্য কমিয়েছে এবং উচ্চ-কারেন্ট চার্জিং অবস্থার মধ্যেও কাঠামোর ভিতরে Li জমা রেখে সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলির দ্বারা Li সম্বন্ধ উন্নত করেছে।
পরিকল্পিত লি হোস্ট 500C এর উচ্চ কারেন্ট ঘনত্বের অধীনে 4 টিরও বেশি চক্রের চমৎকার সাইক্লিং পারফরম্যান্সে পাওয়া গেছে।
বিজ্ঞানীরা উল্লেখ করেছেন, "এই প্রযুক্তিটি ব্যবহারিকতা পূরণ করে কারণ দলটি উপাদান সংশ্লেষণের জন্য ভর উৎপাদনে সুবিধার সাথে ইলেক্ট্রোস্পিনিং কৌশল ব্যবহার করেছে।"
KERI-এর নেক্সট-জেনারেশন ব্যাটারি রিসার্চ সেন্টারে ডঃ বাইং গন কিম বলেছেন, "উচ্চ ক্ষমতার যোগ্যতা থাকা সত্ত্বেও, লি-মেটাল ব্যাটারিগুলি মূলত স্থিতিশীলতা এবং নিরাপত্তার সমস্যাগুলির কারণে বাণিজ্যিকীকরণের জন্য অনেক বাধা অতিক্রম করতে পারে। আমাদের অধ্যয়ন অমূল্য কারণ আমরা দ্রুত-রিচার্জেবল লি-মেটাল ব্যাটারির জন্য উচ্চ কুলম্বিক দক্ষতা সহ লি-মেটাল জলাধারের ব্যাপক উত্পাদনের জন্য একটি কৌশল তৈরি করেছি।"
জার্নাল রেফারেন্স:
- ডং উ কাং, সিওং সো পার্ক, এবং অন্যান্য। উচ্চ হার এবং স্থিতিশীল লি-ধাতু ব্যাটারির জন্য এক-মাত্রিক ছিদ্রযুক্ত লি-কনফিনেবল হোস্ট। এসিএস ন্যানো 2022, 16, 8, 11892-11901। DOI: 10.1021/acsnano.2c01309
