24 থেকে 26 আগস্ট, কার্বন নিউট্রাল এনার্জি সামিট ফোরাম এবং 3য় চায়না ইন্টারন্যাশনাল নিউ এনার্জি স্টোরেজ টেকনোলজি অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশন কনফারেন্স এবং নিউ এনার্জি স্টোরেজ টেকনোলজি ইয়াং সায়েন্টিস্ট ফোরাম শেনজেন ডেভেলপমেন্ট অ্যান্ড রিফর্ম কমিশনের নির্দেশনায় শেনজেনে অনুষ্ঠিত হয়। - চায়না কেমিক্যাল অ্যান্ড ফিজিক্যাল পাওয়ার ইন্ডাস্ট্রি অ্যাসোসিয়েশন এবং সাউদার্ন ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি কার্বন নিউট্রাল এনার্জি রিসার্চ ইনস্টিটিউট দ্বারা সংগঠিত এবং 100 টিরও বেশি প্রতিষ্ঠান দ্বারা সমর্থিত। সম্মেলনের থিম "নতুন উত্পাদনশীলতা বিকাশ এবং শক্তি সঞ্চয় শিল্পের উচ্চ-মানের উন্নয়নের প্রচার।"
সম্মেলনের আয়োজকরা 6 শিক্ষাবিদ এবং 100 জন শিল্প বিশেষজ্ঞকে 12টি বিশেষ অধিবেশনে গভীরভাবে আলোচনা এবং বিনিময় করার জন্য আমন্ত্রণ জানিয়েছেন, যার মধ্যে রয়েছে নতুন শক্তি সঞ্চয়স্থান সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন সমাধান, দীর্ঘমেয়াদী শক্তি সঞ্চয় প্রযুক্তি এবং অ্যাপ্লিকেশন, ভার্চুয়াল পাওয়ার প্লান্ট, শিল্প ও বাণিজ্যিক শক্তি। স্টোরেজ, নতুন এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি, নতুন এনার্জি স্টোরেজ এবং ইলেকট্রিসিটি মার্কেট, স্মার্ট মাইক্রোগ্রিড, এনার্জি স্টোরেজ স্ট্যান্ডার্ড প্রমোশন এবং নতুন এনার্জি স্টোরেজ প্রযুক্তি তরুণ বিজ্ঞানী ফোরাম।
25 আগস্ট সকালে, জিয়ান জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির ম্যাটেরিয়াল সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং স্কুলের অধ্যাপক নিং জিয়াওহুইকে "নতুন শক্তি সঞ্চয়স্থান ব্যাটারি বিশেষ অধিবেশন" এ একটি মূল বক্তব্য দেওয়ার জন্য আমন্ত্রণ জানানো হয়েছিল। প্রতিবেদনের শিরোনাম ছিল "প্রগ্রেস ইন নিউ লিকুইড মেটাল এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি টেকনোলজি"।
শুভ সকাল, সবাই! আমি জিয়ান জিয়াওটং বিশ্ববিদ্যালয়ের নিং জিয়াওহুই। প্রফেসর কাও যে সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির কথা বলেছেন এবং প্রফেসর ইয়ান যে ফ্লো ব্যাটারির কথা বলেছেন তার সাথে তুলনা করলে, আমাদের প্রযুক্তিটি খুবই বিশিষ্ট। এটি একটি নতুন ধরনের তরল ধাতু শক্তি সঞ্চয় ব্যাটারি বলা হয়। আমাদের জিনিস আরো সঠিকভাবে তরল ধাতু হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়. এই ব্যাটারি আপনার মোবাইল ফোনে ব্যবহৃত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, ফ্লো ব্যাটারি এবং সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি থেকে আলাদা। এটি একটি উচ্চ-তাপমাত্রার ব্যাটারি। এই এলাকায় আমাদের গবেষণা গ্রুপের অগ্রগতি পরিচয় করিয়ে দেওয়ার সুযোগের জন্য আপনাকে অনেক ধন্যবাদ।
পটভূমি এবং তাৎপর্য সব শিক্ষক দ্বারা চালু করা হয়েছে এখন. মূল বিষয় হল বর্তমান কার্বন শিখর এবং কার্বন নিরপেক্ষতার লক্ষ্যগুলির জন্য আমাদের শক্তি কাঠামোকে রূপান্তর করতে হবে। জীবাশ্ম শক্তি দ্বারা প্রভাবিত বর্তমান শক্তি কাঠামো থেকে নতুন শক্তি দ্বারা আধিপত্য ভবিষ্যতের কাঠামো। এই রূপান্তরটি পাওয়ার গ্রিড সিস্টেমের জন্য আরও বেশি চাহিদা, কারণ আমাদের বর্তমান পাওয়ার গ্রিডটি জলবিদ্যুৎ এবং পারমাণবিক শক্তি সহ তাপ শক্তির উপর ভিত্তি করে। এই তিনটি শক্তির উৎস খুবই স্থিতিশীল এবং বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য নিয়ন্ত্রণ করা যায়। বিদ্যুত ব্যবহারের দিক থেকে, আমাদের কারখানা এবং গৃহস্থালিতে বিদ্যুৎ ব্যবহারের আইনগুলি সঙ্গত। এখন আমরা স্টেট গ্রিড এবং সাউদার্ন পাওয়ার গ্রিড, বৃহৎ-স্কেল ট্রান্সমিশন এবং ডিস্ট্রিবিউশন এবং বৃহৎ-স্কেল ডিসপ্যাচিং ক্ষমতার মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপাদনের দিক এবং বিদ্যুৎ খরচের দিকগুলির মধ্যে গতিশীল ভারসাম্য সম্পূর্ণরূপে পূরণ করতে পারি। কিন্তু ভবিষ্যতে, আমাদের শক্তি কাঠামো পরিবর্তন করতে হবে। বিদ্যুৎ উৎপাদনের দিকে বায়ু শক্তি এবং ফটোভোলটাইক শক্তি যোগ করতে হবে। সবাই জানে যে এই শক্তি খুবই উদ্বায়ী এবং এলোমেলো। সুতরাং এটিকে পাওয়ার জেনারেশন সাইডে যুক্ত করার পর, এই দিকটিও ব্যাপকভাবে ওঠানামা করবে এবং মাইক্রোগ্রিড পাওয়ার ব্যবহারের দিক যেমন বৈদ্যুতিক যান এবং নতুন শক্তির ব্যবহারকারীর দিকের ক্রমবর্ধমান পরিবর্তনের সাথে সাথে ব্যবহারকারী পক্ষের এলোমেলোতা এবং অনিয়ন্ত্রিততা পরিণত হবে। আরো এবং আরো কঠিন। এই ক্ষেত্রে, বড় আকারের পাওয়ার স্টোরেজ প্রযুক্তি আমাদের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ।
আপনি দেখতে পাচ্ছেন, "14 তম পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনা" নতুন শক্তি সঞ্চয় উন্নয়ন বাস্তবায়ন পরিকল্পনায়, আমাদের জাতীয় উন্নয়ন ও সংস্কার কমিশন এবং এনার্জি ব্যুরোও স্পষ্টভাবে বলেছে যে তারা নতুন শক্তি সঞ্চয়ের জন্য একটি নতুন উদ্ভাবনী ব্যবস্থা গড়ে তুলতে এবং উন্নয়ন বাড়াতে আশাবাদী। বৈচিত্র্যময় প্রযুক্তির। এই প্রেক্ষাপটে, আমাদের কুলুঙ্গি শক্তি সঞ্চয় প্রযুক্তির বেঁচে থাকার সামান্য জায়গা রয়েছে।
আমরা যদি এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি বানাতে চাই, তাহলে আমাদের আরও কিছু উদ্ভাবনী সিস্টেম তৈরি করতে হবে এবং আগের ডিজাইনের কিছু ধারণা পরিত্যাগ করতে হবে। কিছু নতুন এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি প্রযুক্তি নিয়ে আসার আগে আমাদের কিছু নতুন ইলেক্ট্রোড উপাদান সিস্টেম খুঁজে বের করতে হবে এবং কিছু নতুন ব্যাটারি কাঠামো ডিজাইন করতে হবে।
এমআইটিতে আমার প্রাক্তন পরামর্শদাতা, অধ্যাপক স্যাডোওয়ে, ধাতুবিদ্যায় কাজ করতেন এবং তিনি অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইসিস কোষ দ্বারা মুগ্ধ হয়েছিলেন। নেপোলিয়নের মুকুটের ধাতুটি অ্যালুমিনিয়ামের তৈরি ছিল, যেমনটি ওয়াশিংটন মনুমেন্টের অগ্রভাগে ছিল। সেই সময়ে অ্যালুমিনিয়াম খুব দামি ছিল, কিন্তু ইলেক্ট্রোলাইসিসের মাধ্যমে উত্পাদিত হওয়ার পরে, অ্যালুমিনিয়াম খুব সস্তা হয়ে ওঠে এবং হাজার হাজার ঘরে প্রবেশ করে, তাই তিনি অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তিতে মুগ্ধ হন।
ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়া হল ব্যাটারির বিপরীত প্রক্রিয়া যা আমরা এখন ব্যবহার করি। আমাদের ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়া প্রধানত বৈদ্যুতিক শক্তিকে রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তর করে, যখন ব্যাটারি রাসায়নিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে। যখন ব্যাটারি চার্জ করা হয় তখন ইলেক্ট্রোলাইসিসের নীতিটি ব্যবহৃত হয়। অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইসিস সেলটি অনেক বড়, শত শত মিটার লম্বা এবং এটি প্রচুর বিদ্যুৎ খরচ করে। এটি একটি 500,000 অ্যাম্পিয়ার 4 ভোল্ট সিস্টেম, এবং এটি প্রতিদিন প্রচুর বিদ্যুৎ খরচ করে৷ সেই সময়ে, আমাদের সবচেয়ে মৌলিক ধারণাগুলির মধ্যে একটি ছিল ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়াটি বিপরীত করা এবং বিদ্যুৎ-ব্যবহারকারী জিনিসগুলিকে বিদ্যুৎ সঞ্চয়কারী জিনিসগুলিতে পরিণত করা, শক্তি সঞ্চয় করার জন্য একটি বিশাল ব্যাটারিতে পরিণত করা। এটা কিভাবে করতে হবে? আমরা অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইসিস রিফাইনিং প্রক্রিয়ার কথা ভেবেছিলাম, অশোধিত অ্যালুমিনিয়াম থেকে পরিশোধিত অ্যালুমিনিয়ামে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পরিশোধনের প্রক্রিয়া, একটি তিন-স্তর তরল কাঠামো ব্যবহার করে, নীচের অংশটি অপরিশোধিত অ্যালুমিনিয়াম, এবং মাঝখানে ইলেক্ট্রোলাইট একটি গলিত লবণ সিস্টেম, অনুরূপ। টেবিল লবণ আমরা দৈনন্দিন জীবনে দেখতে. এই জিনিসটি উচ্চ তাপমাত্রায় গলে যাবে এবং জলের মতো একটি তরল হয়ে যাবে, যা আয়ন পরিচালনা করতে পারে, তাই ইলেক্ট্রোলাইটটি গলিত লবণ, এবং উপরের অংশটি পরিশোধিত অ্যালুমিনিয়াম উপাদান পেতে পারে। কেন তিন স্তরের তরল পদার্থ উৎপন্ন হতে পারে? যেহেতু এই তিনটি উপাদানের ঘনত্ব ভিন্ন, তারা স্বাভাবিকভাবেই তিনটি স্তরে বিভক্ত: উপরের, মধ্য এবং নিম্ন। অধিকন্তু, ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়া উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে এবং বড় স্রোত পাস করতে পারে।
এই চিন্তার সাথে, আমরা ভাবছিলাম যে আমরা একটি তিন-স্তর তরল ব্যাটারি, একটি তরল ধাতব ব্যাটারি ডিজাইন করতে অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইটিক রিফাইনিংয়ের নীতি ব্যবহার করতে পারি কিনা। তরল ধাতব ব্যাটারির তিনটি উপাদান, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদান এবং ইলেক্ট্রোলাইট উপাদানগুলির বিভিন্ন ঘনত্ব রয়েছে, তাই তাদের স্বাভাবিকভাবে তিনটি স্তরে বিভক্ত করা যেতে পারে: উপরের, মধ্য এবং নিম্ন। সবচেয়ে হালকা ধাতুটি শীর্ষে, যা ব্যাটারির নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং সর্বোচ্চ ঘনত্বের ধাতুটি নীচে, যা ব্যাটারির ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড। মাঝখানে গলিত লবণ সিস্টেম। ব্যাটারি ডিসচার্জ হলে, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড আয়ন হয়ে যাবে, ইলেক্ট্রোলাইট গলিত লবণের মাধ্যমে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়বে এবং একটি খাদ তৈরি করবে; চার্জিং হল বিপরীত প্রক্রিয়া। চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, এটি শুধুমাত্র তরল ইলেক্ট্রোড উপাদানের আয়তনের পরিবর্তন, এবং কঠিন উপাদানের গঠন বা উপাদান কাঠামোর পতনের কোন সমস্যা নেই। তাই তাত্ত্বিকভাবে, এর চক্র জীবন খুব দীর্ঘ হতে পারে। তরল ধাতু তুলনামূলকভাবে প্রচুর রিজার্ভ সহ অপেক্ষাকৃত সস্তা ধাতু ব্যবহার করে, তাই খরচ তুলনামূলকভাবে কম। একই সময়ে, মাঝখানের ইলেক্ট্রোলাইটটি অজৈব গলিত লবণ দিয়ে তৈরি, যার জন্য ডায়াফ্রামের প্রয়োজন হয় না এবং তুলনামূলকভাবে কম খরচ হয়। উপরন্তু, এটি উচ্চ তাপমাত্রায় একটি খুব উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা আছে। অধিকন্তু, ব্যাটারিকে বড় করার সময় তিন-স্তরের তরল গঠন খুবই সহজ, তাই শত শত অ্যাম্পিয়ার ঘন্টার সাথে একক কোষ তৈরি করা খুব সহজ। আমাদের পরীক্ষাগার 200 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টার বেশি ক্ষমতার ব্যাটারি কোষ তৈরি করতে পারে। একমাত্র সমস্যা হল এটি একটি উচ্চ-তাপমাত্রার সিস্টেম, তাই এটিকে প্রথমবার চালানোর সময় এটিকে উত্তপ্ত করতে হবে। যাইহোক, আমরা ব্যাটারিগুলিকে স্ট্যাক করার পরে এবং নিরোধকের আরও ভাল কাজ করার পরে, চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রচুর পরিমাণে তাপ উৎপন্ন হবে, যা তাপের ক্ষতির সাথে একটি গতিশীল ভারসাম্য অর্জন করতে পারে, যা তরল ধাতব ব্যাটারি চলমান বজায় রাখার জন্য যথেষ্ট। যেমন একটি উচ্চ তাপমাত্রা, তাই এটি একটি স্ব-হিটিং সিস্টেমে তৈরি করা যেতে পারে।
আপনি এখানে ছবি থেকে দেখতে পাচ্ছেন, তরল ধাতব ব্যাটারির ধারণাটি আরও স্পষ্টভাবে বোঝার জন্য, আমরা ল্যাবরেটরিতে একটি রুম টেম্পারেচার লিকুইড ব্যাটারি ডেমো তৈরি করেছি। অবশ্যই, এটি অনুশীলনে ব্যবহার করা যাবে না কারণ এর ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড বিষাক্ত পারদ ধাতু ব্যবহার করে। আমরা এই ব্যাটারিটি তৈরি করেছি যাতে সবাই তিন-স্তরের তরল কাঠামো আরও স্পষ্টভাবে দেখতে পারে। এই ব্যাটারির একটি ভোল্টেজ আছে এবং সহজেই চার্জ করা যায় এবং ডিসচার্জ করা যায়, কিন্তু কার্যক্ষমতা আমাদের প্রকৃত উচ্চ-তাপমাত্রা অপারেটিং ব্যাটারির চেয়ে ভালো নয়। এটি শুধুমাত্র প্রত্যেককে তিন-স্তর তরল ধারণাটি বুঝতে দেওয়ার জন্য।
এবং ব্যাটারি চক্রের সময় ডেনড্রাইটের বৃদ্ধি। যেহেতু এটি তরল, চার্জ এবং স্রাব প্রক্রিয়া চলাকালীন কোন চাপ নেই, তাই চাপ ছাড়া কোন pulverization হবে না। একই সময়ে, তরল ধাতু এবং তরল ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে ইন্টারফেসটি খুব ভাল যোগাযোগের সাথে একটি তরল-তরল ইন্টারফেস, এইভাবে কঠিন ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে যোগাযোগের ইন্টারফেসের সমস্যা সমাধান করে।
তরল ধাতব ব্যাটারিরও কিছু সুবিধা রয়েছে। যেহেতু তিন-স্তর তরল কাঠামো স্বয়ংক্রিয়ভাবে বিভিন্ন উপাদানের ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে স্তরযুক্ত হয়, পুরো ব্যাটারি কাঠামোটি খুব সহজ এবং বড় করা খুব সহজ। আমাদের পরীক্ষাগার 200 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টা, 300 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টা বা এমনকি 500 বা 600 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টার ক্ষমতার ব্যাটারি তৈরি করতে পারে। দ্বিতীয়টি হল যে তরল ইলেক্ট্রোডগুলির কঠিন ইলেক্ট্রোড কাঠামোতে কিছু পরিবর্তন নেই যা ব্যাটারির ক্ষমতা ক্ষয় ঘটায়। আমাদের সলিড-স্টেট ব্যাটারির সাথে তুলনা করে, দীর্ঘ চক্রের পরে, ইলেক্ট্রোড উপাদানের কাঠামো ভেঙে পড়ে এবং ক্ষমতার ক্ষয় ঘটায়। এই সমস্যাটি আমাদের সিস্টেমে বিদ্যমান নেই, তাই আমাদের ব্যাটারির একটি অপেক্ষাকৃত দীর্ঘ পরিষেবা জীবন রয়েছে। উপরন্তু, মাঝখানে ইলেক্ট্রোলাইট গলিত লবণের শক্তি সঞ্চয় প্রযুক্তিতে একটি তাপ সংরক্ষণ প্রযুক্তি রয়েছে। গলিত লবণ নিজেই তাপ সংরক্ষণের উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়। তাপ উৎপন্ন করার পর, যদি ব্যাটারিটি শর্ট সার্কিট করে এবং তাপ উৎপন্ন করে, তবে এটি গলিত লবণ দ্বারা শোষিত হবে এবং আগুন এবং বিস্ফোরণের ঝুঁকি থাকবে না। একই সময়ে, কোন ডায়াফ্রাম প্রয়োজন হয় না, তাই খরচ তুলনামূলকভাবে কম।
"নতুন শক্তি সঞ্চয়স্থান উন্নয়নের জন্য 14 তম পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনা" এছাড়াও তরল ধাতব ব্যাটারিগুলিকে একটি নতুন প্রযুক্তি এবং ভবিষ্যতে মোকাবেলা করার একটি দিক হিসাবে ব্যবহার করার প্রস্তাব দেয় এবং আশা করে যে সেগুলি ভবিষ্যতে শক্তি সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হবে। .
নিম্নলিখিতটি একক কোষ এবং শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা সহ ব্যাটারি উপাদান সিস্টেমে আমাদের গবেষণা গোষ্ঠীর অগ্রগতির একটি ভূমিকা। এগুলি তরল ধাতু ব্যাটারি উপাদান সিস্টেমের নকশার উপর আমাদের গবেষণার কিছু ফলাফল।
আমরা সবাই জানি, উপকরণ নির্বাচন করার সবচেয়ে মৌলিক উপায় হল পর্যায় সারণীতে ফিরে যাওয়া। কারণ আমাদের ব্যাটারির একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ থাকা প্রয়োজন, ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড একটি হালকা ধাতু দিয়ে তৈরি হওয়া উচিত। আমরা পর্যায় সারণীতে ক্ষারীয় ধাতু এবং ক্ষারীয় আর্থ ধাতু খুঁজছি, যেগুলি তুলনামূলকভাবে হালকা এবং একটি নির্দিষ্ট কার্যকলাপ রয়েছে। ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড একটি ভারী ঘনত্ব এবং একটি কম গলনাঙ্কের সাথে কিছু তৈরি করা প্রয়োজন, তাই আমাদের পরিসীমা ধাতব উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে শক্তিশালী অ-ধাতু বৈশিষ্ট্যের সাথে, যা ধাতব উপাদান এবং অ-ধাতু উপাদানগুলির মধ্যে ধাপ।
সাধারণত, ইলেক্ট্রোড উপাদান সিস্টেমের নকশা সহজ থেকে জটিল হয়, তাই আমরা প্রাথমিকভাবে একটি অপেক্ষাকৃত সহজ সিস্টেম তৈরি করেছি। নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের জন্য ব্যবহৃত ধাতব উপাদান হল লিথিয়াম, যার গলনাঙ্ক প্রায় 180 ডিগ্রি সেলসিয়াস। ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড হল বিসমাথ, যার গলনাঙ্ক 270 ডিগ্রির বেশি। মাঝখানে গলিত লবণ লিথিয়াম-ভিত্তিক, যার গলনাঙ্ক প্রায় 400 ডিগ্রি সেলসিয়াস। অতএব, যদি আমাদের ব্যাটারি 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করে, তবে এটি একটি তিন-স্তর তরল কাঠামো হবে।
আমরা এই লিথিয়াম/বিসমাথ তরল ধাতু ব্যাটারি সিস্টেমে একটি আকর্ষণীয় প্রক্রিয়া আবিষ্কার করেছি। আমরা প্রাথমিকভাবে ভেবেছিলাম যে চার্জ এবং ডিসচার্জ প্রক্রিয়া চলাকালীন ইলেক্ট্রোড সর্বদা তরল অবস্থায় থাকে, কিন্তু প্রকৃতপক্ষে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড এমন নয়। নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সর্বদা তরল অবস্থায় থাকে, কিন্তু ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডের দিকে স্রাব প্রক্রিয়া চলাকালীন, স্রাব প্রক্রিয়ার মাঝখানে কিছু কঠিন-ফেজ আন্তঃধাতু যৌগ তৈরি হবে। কিন্তু এই কঠিন পর্যায়টি শুধুমাত্র স্রাব প্রক্রিয়া চলাকালীনই বিদ্যমান থাকে এবং চার্জ করার সময় এটি তরল পর্যায়ে ফিরে আসবে। অন্য কথায়, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড আসলে নিরাময়যোগ্য। স্রাবের সময় একটি কঠিন পর্যায় তৈরি হবে, কিন্তু কঠিন পর্যায়টি চার্জ করার সময় অদৃশ্য হয়ে যায় এবং চার্জ করার সময় এটি একটি তিন-স্তর তরল কাঠামোতে ফিরে আসবে।
আমাদের প্রকৃত ব্যাটারি দেখতে কেমন? এটি নীচের ডান কোণে ছবি (পিপিটি দেখুন)। আপনি এখন যে ব্যাটারিগুলি দেখছেন তার থেকে এটি আলাদা। এটি বড় এবং ভারী, এবং একটি স্টেইনলেস স্টীল শেল ব্যবহার করে। এই সিস্টেমে, আমরা বিভিন্ন ক্ষমতার ব্যাটারির স্থায়িত্ব যাচাই করেছি। সবচেয়ে ছোট ব্যাটারিটি খুব ছোট, ডানদিকে 1.3 সেন্টিমিটার ব্যাস এবং প্রায় কয়েকশ mAh এর ক্ষমতা। সবচেয়ে বড়টির ব্যাস প্রায় 15 সেমি, এবং আমরা 143 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টার ক্ষমতা অর্জন করেছি। আমরা 300টি চক্রের জন্য এটি পরিচালনা করেছি কোনো ক্ষমতার ক্ষয় না দেখে।
যদিও এই সিস্টেমটি ভাল কাজ করে, তবে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ তুলনামূলকভাবে বড়, এবং ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে ইন্টারফেসটি কিছুটা ভারসাম্যহীন। আমরা পরে আবিষ্কার করেছি যে ব্যাটারি কেস স্টেইনলেস স্টীল দিয়ে তৈরি, তরল ধাতু Bi স্টেইনলেস স্টীলকে সম্পূর্ণরূপে ভেজাতে পারে না, তাই অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ তুলনামূলকভাবে বড়। ভেজাতা উন্নত করতে, আমরা Bi-তে খুব অল্প পরিমাণে Se উপাদান যোগ করেছি। Se উপাদান যোগ করার পরে, ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড এবং স্টেইনলেস স্টীল সম্পূর্ণরূপে ভেজা হয়ে যায়, যা ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধকে হ্রাস করে। তাই আমরা 20 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টার ক্ষমতা সহ একটি ব্যাটারি তৈরি করেছি, এটি 1,200 চক্র চালিয়েছি এবং ক্ষমতা ধরে রাখার হার 98.4% এ পৌঁছেছে।
তারপরে আমরা দেখতে পেলাম যে Li|Bi ব্যাটারির ভোল্টেজ তুলনামূলকভাবে কম ছিল, তাই আমরা চিন্তা করেছি যে আমরা ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডে কিছু সংকর উপাদান Sb যোগ করতে পারি কিনা। Sb-এর ভোল্টেজ Bi-এর থেকে বেশি, কিন্তু গলনাঙ্কও বেশি, 600 ডিগ্রির বেশি পৌঁছেছে, তাই আমরা Bi এবং Sb-এর মিশ্রণ করেছি, যাতে গলনাঙ্ক কম করা যায় এবং ভোল্টেজ বেশি হতে পারে। Sb যোগ করার পরে, আমরা দেখতে পাচ্ছি যে ডিসচার্জ ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্ম উন্নত হয়েছে। এইভাবে, আমরা একটি 5 অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ক্ষমতার ব্যাটারি তৈরি করেছি এবং এটিকে 160 টিরও বেশি চক্রের জন্য চালিয়েছি কোনো ক্ষমতার ক্ষয় ছাড়াই।
কিন্তু এই BiSb পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের সমস্যা হল এর উচ্চ হারের কর্মক্ষমতা ভালো নয়। আমরা জানতে চাই যে আমরা এর উচ্চ হারের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারি কিনা। পর্যায় সারণীতে Te মৌলটি দেখি। Te অপেক্ষাকৃত ব্যয়বহুল, তাই আমরা এটি একটি সংযোজন উপাদান হিসাবেও ব্যবহার করি। একটু যোগ করার পর, Te এর ডিসচার্জ ভোল্টেজ Bi এবং Sb এর থেকে অনেক আলাদা। তাই আমরা প্রথমে Te কে পৃষ্ঠে কিছু কঠিন পর্যায় গঠন করতে দিই। স্রাবের সময়, পজিটিভ ইলেক্ট্রোড মাল্টি-কম্পোনেন্ট অ্যালয় তৈরির সময় সৃষ্ট চাপের কারণে, Te এর কঠিন ফেজ স্তরে অনেক ফাটল চাপা যেতে পারে, যাতে আমরা অনেক লিথিয়াম আয়নের জন্য চ্যানেলগুলিকে অদৃশ্যভাবে বাড়িয়ে দিয়েছি। আমরা Te তে কিছুটা যোগ করার পরে, আমরা দেখতে পেলাম যে ব্যাটারির রেট কর্মক্ষমতাও উন্নত হয়েছে। যখন আমরা 100 mAh প্রতি বর্গ সেন্টিমিটার থেকে 1000 mAh প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে গিয়েছিলাম, তখন ক্ষমতার বিপরীতমুখী ক্ষতি খুব কম ছিল।
আমরা দেখেছি যে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোডে খাদ উপাদান যুক্ত করা ব্যাটারির কর্মক্ষমতা সীমিত পরিমাণে উন্নত করতে পারে, কিন্তু যদি আমরা শুধুমাত্র আমাদের অভিজ্ঞতা বা পরীক্ষামূলক ট্রায়াল এবং ত্রুটির উপর নির্ভর করি, সময় এবং অর্থ খরচ তুলনামূলকভাবে বেশি, তাই আমরা ভাবছিলাম যে আমরা AI ব্যবহার করতে পারি কিনা। প্রযুক্তি তাই আমরা কিছু মেশিন লার্নিং পদ্ধতি ব্যবহার করেছি, এবং আমরা একটি ডাটাবেস তৈরি করেছি। মেশিন লার্নিং এর মাধ্যমে, আমরা মাল্টি-এলিমেন্ট অ্যালয় পজিটিভ ইলেক্ট্রোড ডিজাইন করতে পেরেছি। আমরা মেশিন লার্নিং এর মাধ্যমে একটি কোয়াটারনারি অ্যালয় পজিটিভ ইলেক্ট্রোড ডিজাইন করেছি এবং পারফরম্যান্সের উন্নতি করেছি। একই সময়ে, আমাদের পূর্ববর্তী ইলেক্ট্রোড সিস্টেম লিথিয়ামকে নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হিসাবে ব্যবহার করেছিল, কিন্তু লিথিয়াম তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল, তাই আমরা একটি ক্যালসিয়াম-ভিত্তিক অ্যালয় নেগেটিভ ইলেক্ট্রোড ডিজাইন করেছি, যা 500 চক্রের জন্য স্থিরভাবে কোনো ক্ষমতা হ্রাস ছাড়াই সাইকেল চালায়। আমরা দেখতে পেয়েছি যে মেশিন লার্নিং ব্যবহার করে আমাদের ইলেক্ট্রোড উপাদান সিস্টেম ডিজাইন করতে সাহায্য করতে পারে, অনেক সময় এবং খরচ সাশ্রয় করে।
তরল ধাতব ব্যাটারির ইলেক্ট্রোড উপাদান সিস্টেমের উপর গবেষণার পাশাপাশি, আমরা তরল ধাতব ব্যাটারি মনোমারগুলি ডিজাইন এবং অপ্টিমাইজ করেছি। আমরা প্রথমে কিছু ছোট ব্যাটারি তৈরি করেছিলাম, কারণ আমরা এটি পরীক্ষাগারে করছিলাম এবং বেশ কয়েক বছর ধরে এটি পরীক্ষা করা অসম্ভব ছিল। তাই আমরা একটি 5 অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা তরল ধাতব ব্যাটারি তৈরি করেছি, যা 15 অ্যাম্পিয়ারের স্রাব কারেন্টে পরীক্ষা করা হয়েছিল। চার্জ এবং ডিসচার্জ স্রোত উভয়ই ছিল 15 অ্যাম্পিয়ার, 100% গভীর চার্জ এবং গভীর স্রাব, এবং 3C হার। এই ব্যাটারিটি 4,100 চক্রেরও বেশি সময় ধরে চলেছিল এবং ডিসচার্জ ক্ষমতা ছিল প্রায় 4.92 অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা, উপাদান ব্যবহারের হার 98.4% এবং কুলম্বিক দক্ষতা ছিল 99.52%।
আমরা আরও বড় ক্ষমতা, 200 অ্যাম্পিয়ার -ঘন্টা ব্যাটারি তৈরি করেছি৷ ল্যাবরেটরি চার্জিং এবং ডিসচার্জ বর্তমান সরঞ্জামের সীমাবদ্ধতার কারণে, আমরা শুধুমাত্র 50 অ্যাম্পিয়ার, 0.25C কারেন্টে চার্জ এবং স্রাব করতে পারি এবং আমরা 100% গভীরভাবে চার্জ এবং ডিসচার্জ করি। স্রাব ক্ষমতা 199.4 অ্যাম্পিয়ার ঘন্টা পৌঁছতে পারে, এবং উপাদান ব্যবহারের হার 96.79% পৌঁছতে পারে। এটি নয় মাস ধরে 700 টিরও বেশি চক্র ধরে স্থিরভাবে চলছে, এবং কোনও সুস্পষ্ট ক্ষমতা ক্ষয় পাওয়া যায়নি, যা সত্যিই প্রমাণ করে যে আমাদের তরল ধাতব ব্যাটারির ভাল চক্র স্থিতিশীলতা রয়েছে।
তরল ধাতব ব্যাটারি নিয়ে লোকেরা আরও উদ্বিগ্ন আরেকটি বিষয় হল যদি তরলের তিনটি স্তর একসাথে মিশে যায় বা ব্যাটারি উল্টে যায়, তাই আমরা পরীক্ষার জন্য একটি 200 অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টা ব্যাটারি নিয়েছি এবং এটি একটি ঘূর্ণায়মান গরম করার টেবিলে রেখেছি। যেহেতু আমাদের ব্যাটারি উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে, আমরা যদি এটি পরীক্ষা করতে চাই তবে আমাদের এটিকে একটি উচ্চ-তাপমাত্রার সিস্টেমে রাখতে হবে যা ঘোরাতে পারে। যখন আমরা এটিকে 31.9 ডিগ্রিতে কাত করি, তখনও ব্যাটারির তিন-স্তর তরল কাঠামো বজায় থাকে, তাই ব্যাটারি এখনও স্বাভাবিকভাবে চার্জ এবং ডিসচার্জ করতে পারে, কিন্তু যদি এটি সম্পূর্ণভাবে উল্টে যায় এবং 90 ডিগ্রিতে পরিণত হয়, তাহলে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক মেরুগুলি শর্ট সার্কিট করা হবে এবং একসাথে মিশ্রিত হবে এবং এই সময়ে তাপ উৎপন্ন হবে। আমরা নীচের ডান কোণে বেগুনি এবং হলুদ বক্ররেখাও পরিমাপ করেছি। এই দুটি থার্মোকল ব্যাটারির প্রাচীরের সাথে সংযুক্ত, এবং আমরা সার্কিটের একটি অংশের পরে ব্যাটারির তাপমাত্রা বৃদ্ধি পরিমাপ করতে পারি, 550 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে 590 ডিগ্রি সেলসিয়াস, যা প্রায় 45 ডিগ্রি সেলসিয়াস। অর্থাৎ, গলিত লবণ সিস্টেম দ্বারা উৎপন্ন বিপুল পরিমাণ তাপ শোষিত হয়, তাই কোনো গ্যাসীকরণ এবং বিস্ফোরণের কোনো অন্তর্নিহিত সম্ভাবনা নেই।
একই সময়ে, ভবিষ্যতে যদি আমাদের ব্যাটারিগুলি প্রকৃত শক্তি সঞ্চয়ের পরিস্থিতিতে ব্যবহার করা হয়, তবে তারা কিছু চরম পরিস্থিতির সম্মুখীন হতে পারে, যেমন ভূমিকম্প। তাই আমরা 20 Hz ভূমিকম্পের ফ্রিকোয়েন্সিতে কিছু নিরাপত্তা পরীক্ষাও করেছি, যার মধ্যে কিছু উল্লম্ব কম্পন এবং অনুভূমিক কম্পন রয়েছে। এই ক্ষেত্রে, ব্যাটারি কার্ভের burrs তারের অবস্থানের কম্পনের কারণে সৃষ্ট হয়, কিন্তু ব্যাটারি উল্লম্ব কম্পনের সময় স্বাভাবিকভাবে কাজ করতে পারে। অনুভূমিক কম্পনের সময় একটি ছোট শর্ট সার্কিট ছিল, কিন্তু যখন ব্যাটারি কম্পন বন্ধ হয়ে যায়, তখন ব্যাটারি কাজ করা বন্ধ করে দেয় এবং কিছু সময়ের জন্য স্থির থাকে এবং তারপরে ব্যাটারিটি আবার চার্জ করা যায় এবং স্বাভাবিকভাবে ডিসচার্জ করা যায়। এটি প্রমাণ করে যে এই স্তরে, 20Hz10Hz এর ভূমিকম্পের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যাটারিতে খুব বেশি প্রভাব ফেলে না।
13তম পঞ্চবার্ষিক পরিকল্পনার সময়, আমরা মূল R&D প্রকল্প হাতে নিয়েছি এবং একটি ব্যাটারি প্যাক তৈরি করেছি। এই প্রক্রিয়ায়, আমরা প্রথমে ব্যাটারি সামঞ্জস্যের মতো সিস্টেমের মূল সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠি। আমরা ব্যাটারি গঠন, উপাদান, সমাবেশ প্রক্রিয়া, কাঠামোগত পরামিতি, ইত্যাদি অপ্টিমাইজ করেছি এবং ব্যাটারির সামঞ্জস্য উন্নত করেছি। 200 অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টার বেশি ব্যাটারির ক্ষমতার পার্থক্য 2 অ্যাম্পিয়ার-ঘন্টার কম, এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের পার্থক্য 2 মিলিওহমের কম। ব্যাটারির সামঞ্জস্য তুলনামূলকভাবে বেশি। 0.2C একক কোষ 86% এর বেশি গড় শক্তি দক্ষতা অর্জন করতে পারে।
যেহেতু আমাদের তরল ধাতব ব্যাটারির ভোল্টেজ তুলনামূলকভাবে কম, বর্তমান লিথিয়াম এবং সোডিয়াম ব্যাটারির বিপরীতে, আমাদের নিজস্ব BMS ডিজাইন করতে হবে। অতএব, বড় কারেন্ট এবং কম ভোল্টেজের বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে, আমরা একটি দ্বি-স্তর ব্যালেন্সিং সিস্টেম ডিজাইন করেছি। ভারসাম্য করার পরে, আমাদের ব্যাটারির সামঞ্জস্য খুব বেশি, ভোল্টেজের পার্থক্য 40.6mV এবং 1.4 অ্যাম্পিয়ারের একটি ব্যালেন্সিং কারেন্ট।
এই ভিত্তিতে, আমাদের হিটিং মডিউলটিও জোড়া দরকার। যেহেতু আমরা একটি উচ্চ-তাপমাত্রার ব্যাটারি, আমরা গরম করার জন্য সিস্টেমে গরম বায়ু সংবহন নীতি ব্যবহার করি, এবং আমরা তাপমাত্রা পালানোর বিরুদ্ধে সতর্কতা অবলম্বন করি। নীচের ডানদিকের কোণায় চিত্রটিতে, আমরা দেখতে পাচ্ছি যে প্রায় এক ডজন ব্যাটারি সিরিজে সংযুক্ত হওয়ার পরে, সেগুলি 0.5C হারে চালিত হয়৷ নীল বক্ররেখা হল বাহ্যিক শক্তির প্রবাহ। এটা দেখা যায় যে 0.5C তাপমাত্রায় চলাকালীন, এই ব্যাটারি দ্বারা উত্পন্ন তাপই ব্যাটারিটি নিজে থেকে কাজ করার জন্য যথেষ্ট। এটি নিজেই 500 ডিগ্রি সেলসিয়াস, তাই বাহ্যিক গরম করার প্রয়োজন নেই এবং স্ব-গরম অর্জন করা যেতে পারে। অবশ্যই, এই ব্যাটারিটি প্রথমবার চালানোর সময় এটিকে কিছুটা তাপ দেওয়ার জন্য এখনও আমাদের প্রয়োজন, তবে স্বাভাবিক অপারেশনের সময় এটির প্রয়োজন হয় না।
এই ভিত্তিতে, আমরা তরল ধাতব ব্যাটারির একটি ত্রি-মাত্রিক তাপ স্থানান্তর কাপলিং মডেল তৈরি করতে হুয়াজং ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির প্রফেসর জিয়াং কাইকে সহযোগিতা করেছি, একটি বৈদ্যুতিক-থার্মাল কাপলিং পরিষেবা বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ কৌশল প্রস্তাব করেছি, একটি বহু-স্তরের ব্যাটারি কার্যকরী উপলব্ধি করেছি। ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম, এবং দেশের প্রথম 5KW এবং 30KWH লিথিয়াম-ভিত্তিক তরল ধাতু ব্যাটারি সিস্টেম তৈরি করেছে, যা তৃতীয় পক্ষের পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয়েছে।
এই ভিত্তিতে, আমরা বছরের পর বছর ধরে প্রযুক্তি জমা করেছি। 2023 সালের জুন মাসে, হেংহুই কেয়ুয়ান (জিয়ান) নিউ এনার্জি টেকনোলজি কোং লিমিটেড জিয়ানে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল, যা তরল ধাতু ব্যাটারি প্রযুক্তির শিল্পায়নের প্রচারের জন্য নিবেদিত ছিল। এঞ্জেল রাউন্ড জিয়াংইয়ুয়ান ইনভেস্টমেন্ট থেকে মিলিয়ন মিলিয়ন অর্থায়ন পেয়েছে। বিশেষজ্ঞ এবং শিক্ষকরা আমাদের কাজকে গাইড করতে জিয়ান-এ আসতে স্বাগত জানাই।