উল্লেখযোগ্য শক্তি সঞ্চয়! জার্মানি ব্যাটারি উৎপাদনের জন্য নতুন লেজার-ভিত্তিক সমাধান তৈরি করেছে৷

সম্প্রতি, জার্মানির আচেনে Fraunhofer Institute for Laser Technology (Fraunhofer ILT) এর একদল গবেষক দুটি লেজার-ভিত্তিক উৎপাদন প্রযুক্তি তৈরি করেছেন যা শুধুমাত্র উৎপাদনে উল্লেখযোগ্য শক্তি সাশ্রয়ই করে না, বরং উচ্চ শক্তির ঘনত্ব তৈরি করতে সক্ষম করে। দীর্ঘ জীবন ব্যাটারি।
আজ, উচ্চ-পারফরম্যান্স ব্যাটারি পরিবহন সেক্টরের বিদ্যুতায়নের জন্য একটি মূল পূর্বশর্ত হয়ে উঠেছে। উপরে উল্লিখিত দলের গবেষকরা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তৈরি করার জন্য উদ্ভাবনী লেজার প্রযুক্তি তৈরি করেছেন - যা প্রচলিতভাবে উত্পাদিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে দ্রুত চার্জ করা যায় এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন থাকতে পারে। উপরন্তু, তারা ব্যাটারি শুকানোর জন্য লেজার ব্যবহার করেছিল, এটি জল-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোডগুলিকে আবরণ করার আরও কার্যকর উপায় করে তোলে।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি উৎপাদনের মূল পদক্ষেপগুলির মধ্যে একটি হল গ্রাফাইট-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোড তৈরি করা। এই ইলেক্ট্রোডগুলির জন্য, একটি রোল-টু-রোল প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয় তামার ফয়েলকে গ্রাফাইট পেস্ট দিয়ে প্রলেপ দেওয়ার জন্য, যা তারপর একটি অবিচ্ছিন্ন চুল্লিতে 160-180 ডিগ্রি সেলসিয়াসে শুকানো হয়। গ্যাস-চালিত একটানা চুল্লি (যা কনভেয়র বেল্টে তামার ফয়েল পরিবহন করে) প্রচুর শক্তি খরচ করার পাশাপাশি অনেক জায়গা নেয়: এগুলি সাধারণত 60-100 মিটার লম্বা হয় এবং সাধারণত প্রতি 100 মিটার তামার ফয়েল শুকাতে পারে শিল্প স্কেলে কাজ করার সময় মিনিট।
লেজারের সাহায্যে কার্যকর কোষ শুকানো
Fraunhofer ILT গবেষকরা একটি সিস্টেম তৈরি করেছেন যা একটি ডায়োড লেজার ব্যবহার করে শুকানোর প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে। লেজার রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1 মাইক্রন এবং বিশেষ অপটিক্স দ্বারা প্রশস্ত করা হয় যা ইলেক্ট্রোড দ্বারা একটি বৃহত্তর অঞ্চলকে বিকিরণ করতে দেয়।
Fraunhofer এর শিল্প অংশীদার Laserline দ্বারা অপটিক্স শুকানোর সিস্টেমের জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা হয়েছিল। ফ্রাউনহোফার ইনস্টিটিউট ফর ইন্ডাস্ট্রিয়াল টেকনোলজির থিন-ফিল্ম প্রসেসিং গ্রুপের প্রধান স্যামুয়েল ফিঙ্ক, প্রক্রিয়াটির পিছনে নীতিটি ব্যাখ্যা করেছেন: "গরম-বায়ু শুকানোর প্রক্রিয়ার বিপরীতে, আমাদের ডায়োড লেজার একটি তামার ফয়েলের উপর একটি উচ্চ-তীব্রতার মরীচি প্রজেক্ট করে। গ্রাফাইট পেস্ট দিয়ে প্রলিপ্ত। কালো গ্রাফাইট শক্তি শোষণ করে। ফলে মিথস্ক্রিয়া গ্রাফাইট কণাগুলিকে উষ্ণ করে তোলে এবং তারপরে তরল বাষ্পীভূত হয়।"
Fraunhofer ILT-এর প্রযুক্তি বেশ কিছু সুবিধা প্রদান করে: ডায়োড লেজার বিদ্যুৎ-ব্যবহারকারী ক্রমাগত চুল্লিগুলির তুলনায় খুব শক্তি সাশ্রয়ী, এবং সিস্টেমটি পরিবেশে খুব কম তাপ প্রকাশ করে। উপরন্তু, লেজার শুকানোর সিস্টেমগুলি প্রচলিত চুল্লিগুলির তুলনায় কম জায়গা নেয়। স্যামুয়েল ফিঙ্কের মতে, "ডায়োড লেজার দিয়ে শুকানোর ফলে শক্তির প্রয়োজনীয়তা 50 শতাংশ পর্যন্ত হ্রাস পাবে এবং শিল্প-স্কেল শুকানোর সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় স্থান কমপক্ষে 60 শতাংশ হ্রাস পাবে।"
উন্নত 3D ইলেক্ট্রোড গঠন কর্মক্ষমতা উন্নত করে
এই সুবিধাগুলি ছাড়াও, Fraunhofer ILT টিম লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব এবং জীবনকাল বাড়াতে লেজার ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছিল। 1 মিলিজুল পালস শক্তি সহ একটি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন আল্ট্রাশর্ট পালস লেজার (ইউএসপি) ব্যাটারি ইলেক্ট্রোডে একটি চ্যানেল নামক একটি গর্ত গঠন প্রবর্তন করে। এই চ্যানেলগুলি আয়নগুলির জন্য "হাইওয়ে" হিসাবে কাজ করে - তারা চার্জিং প্রক্রিয়াকে ছোট করে আয়নগুলির ভ্রমণের দূরত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট করে। একই সময়ে, এটি ত্রুটিগুলি উপস্থিত হতে বাধা দেয়, যার ফলে চার্জিং চক্রের সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং শেষ পর্যন্ত ব্যাটারির আয়ু বৃদ্ধি করে।
গর্ত কাঠামো তৈরির জন্য লেজার-ভিত্তিক প্রক্রিয়া এবং ব্যাটারির উপর এর ইতিবাচক প্রভাব তাত্ত্বিকভাবে সুস্পষ্ট, এবং ফ্রাউনহোফার আইএলটি গবেষকরা ধারণাটিকে বাস্তবে অনুবাদ করতে সফল হয়েছেন: পরীক্ষাগার থেকে একটি পরিমাপযোগ্য, শিল্প-প্রস্তুত প্রক্রিয়া যা লেজার বিকিরণের আল্ট্রাশর্ট ডাল ব্যবহার করে। ফেমটোসেকেন্ড পরিসরে ইলেক্ট্রোড স্ট্রাকচারগুলি পরিবর্তন এবং সুর করতে।
Fraunhofer ILT সারফেস স্ট্রাকচার টিমের প্রধান ম্যাথিয়াস ট্রেন ব্যাখ্যা করেন, "লেজারের ডালের সংক্ষিপ্ত মিথস্ক্রিয়া সময় উপাদানটিকে কমানোর জন্য যথেষ্ট, কিন্তু গর্তগুলিকে গলতে বাধা দেওয়ার জন্যও, যার অর্থ কোষগুলি শক্তি হারায় না।"
দলটি একবার যে চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি হয়েছিল তা হল শিল্প উত্পাদনের জন্য প্রয়োজনীয় পরিমাণ উত্পাদন অর্জনের জন্য কীভাবে বৃহত্তর অঞ্চলগুলি পরিচালনা করা যায়। Fraunhofer দল একটি মাল্টি-বিম বিন্যাস এবং সমান্তরাল প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে এই সমস্যার সমাধান করেছে: তাদের সমাধান সমান্তরালভাবে ফয়েলগুলি প্রক্রিয়া করার জন্য চারটি স্ক্যানার ব্যবহার করে, প্রতিটি ছয়টি বিম সহ। তারা 250 মিমি প্রস্থকে আবৃত করে এবং ক্রমাগত গ্রাফাইট স্তরগুলিকে প্রক্রিয়া করে। জানা গেছে যে এই মাল্টি-বিম অপটিক্যাল সিস্টেমটি তার স্পিন-অফ কোম্পানি পালসার ফটোনিক্স জিএমবিএইচ-এর সাথে ঘনিষ্ঠ সহযোগিতায় ফ্রাউনহোফার আইএলটি দ্বারা তৈরি এবং প্রয়োগ করা হয়েছিল।
উল্লিখিত দল দ্বারা পরিচালিত গবেষণায় দেখা গেছে যে লেজার প্রযুক্তি কোষের গুণমান উন্নত করতে এবং উত্পাদন প্রক্রিয়ার স্থায়িত্বকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে ডিজিটাল উত্পাদন প্রক্রিয়া হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। পরবর্তী পদক্ষেপ হিসাবে, তারা প্রোটোটাইপ এক্সটেনশন থেকে শিল্প উত্পাদন লাইনে প্রযুক্তি বাস্তবায়নের আশা করছে।