লিথিয়াম বেটাৰীত LifePo4 কি??
লিথিয়াম লোহা ফছফেট সামগ্ৰীৰ পৰিচয়
লিথিয়াম লোহা ফছফেট (আণৱিক সূত্ৰ লাইফপ', লিথিয়াম লোহা ফছফেট, এল এফ পি, যাক লিথিয়াম লোহা ফছফেট বা ফেৰাছ লিথিয়াম ফছফেট বুলিও কোৱা হয়) লিথিয়াম{{০}}আয়ন বেটাৰীত ব্যৱহৃত কেথ'ড পদাৰ্থ। ইয়াৰ বৈশিষ্ট্য হ’ল ইয়াত কোবাল্ট বা নিকেলৰ দৰে বহুমূলীয়া মৌল নাথাকে, কেঁচামালৰ মূল্য কম; আৰু পৃথিৱীৰ খোলাত কাৰ্বন, লিথিয়াম, আৰু লোহা প্ৰচুৰ পৰিমাণে পোৱা যায়, যিয়ে বছৰি ১০ লাখ টনতকৈ অধিক বজাৰৰ চাহিদা পূৰণ কৰিব পাৰে। কেথ'ড পদাৰ্থ হিচাপে লিথিয়াম লোহা ফছফেটৰ এটা মধ্যমীয়া কৰ্ম ভল্টেজ (৩.২ ভি), উচ্চ নিৰ্দিষ্ট ক্ষমতা (১৭০ mA·h/g), উচ্চ নিৰ্গমন শক্তি, দ্ৰুত চাৰ্জিং ক্ষমতা, আৰু দীঘলীয়া চক্ৰ জীৱন, উচ্চ-উষ্ণতা আৰু উচ্চ-হিট পৰিৱেশত ভাল স্থিৰতাৰ সৈতে।
লিথিয়াম লোহা ফছফেট স্ফটিক এটা প্ৰকাৰৰ অলিভাইন গঠনৰ অন্তৰ্গত। খনিজ বিজ্ঞানত ইয়াৰ নাম ট্ৰিপহিলাইট, যিটো গ্ৰীক শব্দৰ শিপা ট্ৰাই আৰু লিলনৰ পৰা আহৰণ কৰা হৈছে। অক্সিজেনত ৰং ধূসৰ, ৰঙা ৰঙৰ, ৰঙা ধূসৰ, বাদামী, বা ক'লা হ'ব পাৰে, আনহাতে প্ৰকৃত সামগ্ৰী ক'লা বা ধূসৰ-ক'লা। কিছুমান প্ৰাকৃতিক খনিজ পদাৰ্থত লিথিয়াম লোহা ফছফেট থাকে, কিন্তু গ্ৰেড কম আৰু ই ব্যৱহাৰিক প্ৰয়োগৰ স্তৰত উপনীত নহয়। লিথিয়াম লোহা ফছফেট কম্পোজিট ফছফেট শ্ৰেণীৰ অন্তৰ্গত, আৰু ইয়াৰ সাধাৰণ ৰাসায়নিক সূত্ৰ হ’ব লাগে লিম্প’₄, য’ত M হ’ব পাৰে যিকোনো দ্বিসম্বন্ধীয় ধাতু, য’ত আছে Fe, Co, Mn, Ti, ইত্যাদি। কিন্তু অলিভাইন গঠন থকা যৌগসমূহৰ বাবে লিথিয়াম লোহা ফছফেট কেৱল লিথিয়ামত কেথ’ড পদাৰ্থ হিচাপে ব্যৱহাৰ কৰিব পৰা নাই-আয়ন বেটাৰী। বৰ্তমানৰ জ্ঞান অনুসৰি লিমনপ’, Limnfepo₄, Livpo₄, লিকোপ’, আৰু আন বহুতো সামগ্ৰীও আছে।
লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থৰ উৎপত্তি ১৯৯৬ চনলৈকে অনুসন্ধান কৰিব পাৰি, যেতিয়া জাপানৰ টেলিকমিউনিকেচন কোম্পানী এন টি টিয়ে প্ৰথমে আৱিষ্কাৰ কৰিছিল যে অলিভাইন গঠনৰ সৈতে AMPO₄ (A হৈছে CO বা FE হৈছে CO বা FE) লাইফক’প’₄ ৰ সংমিশ্ৰণত ব্যৱহাৰ কৰিব পাৰি। তাৰ পিছত আমেৰিকাৰ মেছাচুচেটছ ইনষ্টিটিউট অৱ টেকন'লজিৰ গুডএফ ৰিচাৰ্চ গ্ৰুপে ইয়াক আৱিষ্কাৰ কৰে, ফ্ৰেমৱৰ্ক কম্পাউণ্ড অধ্যয়ন কৰাৰ সময়ত, লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থৰ লিথিয়াম-আয়ন (Li⁺) আন্তঃকেলেচন আৰু ডিইণ্টাৰকেলেচনৰ উলটিব পৰা গুণ আছে। ১৯৯৭ চনৰ ২৩ এপ্ৰিলত অষ্টিনৰ টেক্সাছ বিশ্ববিদ্যালয়ে লিথিয়াম আইৰণ ফছফেট সামগ্ৰীৰ ওপৰত পেটেণ্ট একপলিৰ আৰম্ভণিৰ চিহ্নিত কৰি "কথ'ড মেটেৰিয়েলছ ফৰ ৰিচাৰ্জেবল লিথিয়াম ছেকেণ্ডাৰী বেটাৰী" (WO1997010541) শীৰ্ষক পেটেণ্ট দাখিল কৰে।
আমেৰিকা আৰু জাপানে একেলগে অলিভাইন-গাঁথনিযুক্ত ফছফেট (Limpo₄) কেথ'ড সামগ্ৰীৰ গঠন প্ৰকাশ কৰা কেথ'ড সামগ্ৰীৰ একেলগে প্ৰকাশ কৰাটোৱে ব্যাপক গৱেষণাৰ সূচনা কৰিছিল আৰু ঔদ্যোগীকৰণ প্ৰক্ৰিয়াক দ্ৰুতভাৱে আগুৱাই লৈ গৈছিল। লিথিয়ামৰ সৈতে তুলনা কৰিলে-আয়ন মাধ্যমিক বেটাৰী কেথ'ড পদাৰ্থ-মাংসপালক-গাঁথনিযুক্ত লিথিয়াম মেংগানিজ অক্সাইড (LIMN32O2) আৰু স্তৰযুক্ত-গাঁথনিযুক্ত লিথিয়াম ক'বাল্ট অক্সাইড (Licoo2)-লিমপ'₄ৰ পৰিৱেশন আৰু সস্তা কেঁচা সামগ্ৰী নাই। বিশেষকৈ সুৰক্ষাৰ বহুখিনি উন্নতি হৈছে, যাৰ ফলত গৱেষক আৰু উদ্যোগৰ পৰা অতি আগ্ৰহৰ সৃষ্টি হৈছে।
শেহতীয়া বছৰবোৰত গৱেষণাৰ ফলাফল অনুসৰি লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থৰ এটা কুঁৱা আছে-স্ফটিকীয় অলিভাইন গঠন, আৰু ইয়াৰ লিথিয়াম-আয়ন প্ৰসাৰণ চ্যানেলসমূহ পৰম্পৰাগত কেথ'ড পদাৰ্থৰ পৰা পৃথক। পৰম্পৰাগত কেথ'ড পদাৰ্থৰ স্তৰযুক্ত বা স্পিনেলৰ গঠন থাকে, যাৰ ফলত লিথিয়াম আয়ন স্তৰৰ মাজত বা ডাঙৰ চ্যানেলত দ্ৰুতগতিত গতি কৰিব পাৰে, যাৰ ফলত সামগ্ৰীসমূহ ভাল নিৰ্গমনৰ কাৰ্য্যক্ষমতাৰে সম্পন্ন হয়। ইয়াৰ বিপৰীতে লিথিয়াম-লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থত থকা আয়ন প্ৰসাৰণ চ্যানেলবোৰ এটা-মাত্ৰিক, অৰ্থাৎ স্ফটিকৰ ভিতৰত লিথিয়ামৰ বাবে মাত্ৰ এটা "টানেল" থাকে-আয়ন প্ৰসাৰণ, গতিকে লিথিয়াম-আয়ন প্ৰব্ৰজনৰ হাৰ তুলনামূলকভাৱে লেহেমীয়া আৰু প্ৰসাৰণৰ দূৰত্ব কম। বিশেষকৈ উচ্চ-মূলৰ নিৰ্গমনৰ অৱস্থাত, আভ্যন্তৰীণ লিথিয়াম আয়নবোৰে সময়ত প্ৰব্ৰজন কৰিব নোৱাৰে, যাৰ ফলত উল্লেখযোগ্য বিদ্যুৎ ৰাসায়নিক মেৰুকৰণ হয়।
ওপৰৰ সিদ্ধান্তসমূহ পৰীক্ষা কৰিবলৈ বিশুদ্ধ লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থ ব্যৱহাৰ কৰি বেটাৰী নিৰ্মাণ কৰিব পাৰি। পৰীক্ষাত দেখা গৈছে যে বিশুদ্ধ লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থৰ ক্ষমতাৰ ব্যৱহাৰ অতি কম, আৰু চাইকেল চলোৱাৰ সময়ত বেটাৰীয়ে দ্ৰুত ক্ষমতা ক্ষয় হোৱাৰ অভিজ্ঞতা লাভ কৰে। চিত্ৰ 2.1 ত হাইড্ৰ'থাৰ্মে সংশ্লেষিত বিশুদ্ধ লিথিয়াম লোহা ফছফেট (কাৰ্বন আৱৰণ অবিহনে) ব্যৱহাৰ কৰি লেখকৰ দ্বাৰা নিৰ্মিত এটা লিথিয়াম-আয়ন মুদ্ৰা কোষৰ চাইকেল চলোৱাৰ কাৰ্য্যক্ষমতা দেখুওৱা হৈছে। দেখা যায় যে প্ৰায় ১৫টা চাৰ্জ–ডিচাৰ্জ চক্ৰৰ পিছত বেটাৰীৰ ক্ষমতা ২০% তকৈ অধিক ক্ষয় হৈ গৈছে। গতিকে বিশুদ্ধ লিথিয়াম লোহা ফছফেট পদাৰ্থ লিথিয়াম-আয়ন বেটাৰী ব্যৱস্থাৰ বাবে উপযোগী নহয়।
২০০০ চনত কানাডাৰ ৰাষ্ট্ৰীয় ৰাজহুৱা উপযোগিতা হাইড্ৰ’{{১}}কিউবেক (H-Q)-এ লিথিয়াম লোহা ফছফেট সামগ্ৰীৰ ওপৰত কাৰ্বন আৱৰণৰ ব্যৱহাৰকে ধৰি পৰিবাহী সামগ্ৰীৰে আৱৰণ দিয়াৰ ওপৰত প্ৰথমে পেটেণ্ট দাখিল কৰিছিল। ইয়াৰ ফলত লিথিয়াম লোহা ফছফেটে উচ্চ নিৰ্দিষ্ট ক্ষমতা লাভ কৰিব পাৰিলে আৰু ইয়াৰ চক্ৰ জীৱনকাল ২০০০ তকৈ অধিক চক্ৰলৈ বৃদ্ধি কৰিলে। ইয়াৰ ফলত লিথিয়াম লোহা ফছফেটক কেথ’ড পদাৰ্থ হিচাপে ঔদ্যোগীকৰণ প্ৰক্ৰিয়াৰ আৰম্ভণি হৈছিল।
