জানা গেল পরমাণু পর্যায়ে ব্যাটারিতে কী হয়, মিলবে দীর্ঘস্থায়ী ব্যাকআপ

ইলেকট্রনিকপণ্য ও যানবাহনের ক্ষেত্রে এই প্রযুক্তি ব্যবহার করা সম্ভব। ছবি: ফ্রিপিক

ব্যাটারি কেন ও কীভাবে সময়ের সঙ্গে নষ্ট হয়ে যায় তার পেছনের মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান উন্মোচন করেছে নতুন এক গবেষণা।

পরমাণু পর্যায়ে অক্সিজেনের ভূমিকা চিহ্নিতের এ উদ্ভাবন আগামী দিনে আরও নিরাপদ ও শক্তিশালী ব্যাটারি তৈরির পথ সুগম করবে বলে প্রতিবেদন লিখেছে ব্রিটিশ সংবাদমাধ্যম ইন্ডিপেনডেন্ট।

‘ডান্ডি ইউনিভার্সিটি’ ও ‘ওয়ারউইক ইউনিভার্সিটি’র গবেষকদের এ প্রাপ্তি এমন ব্যাটারি তৈরির পথ দেখাতে পারে, যা দ্রুত চার্জড হবে, বেশি সময় টিকবে এবং ব্যবহার করা আরও নিরাপদ হবে।

ইলেকট্রনিক পণ্য ও যানবাহনের ক্ষেত্রে এই প্রযুক্তি ব্যবহার করা সম্ভব।

গবেষকদের দাবি, ব্যাটারির শক্তি সঞ্চয় ও তা ছেড়ে দেওয়ার ক্ষেত্রে অক্সিজেন যে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে তা তারা প্রথমবারের মতো চিহ্নিত করতে পেরেছেন।

এর আগে, ধারণা করা হত, চার্জিং প্রক্রিয়ার সময় ব্যাটারির ভেতরের বিভিন্ন ধাতু, যেমন নিকেল, কোবাল্ট বা লোহা বেশিরভাগ কাজ সম্পন্ন করে এবং ব্যাটারিতে থাকা অক্সিজেন ‘প্যাসিভ’ বা নিষ্ক্রিয় অবস্থায় থাকে।

গবেষক দলটি বলেছে, উন্নত কম্পিউটার মডেলিং ও ল্যাবরেটরি পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে দেখা গেছে, চার্জ হওয়া এবং চার্জ শেষ হওয়ার পুরো প্রক্রিয়াটিতে অক্সিজেন আসলে বেশি সক্রিয় ভূমিকা রাখে।

‘ডান্ডি ইউনিভার্সিটি’র বিজ্ঞান, প্রকৌশল ও ব্যবসায় অনুষদের তাত্ত্বিক পদার্থবিদ ড. হৃষিত ব্যানার্জি বলেছেন, “বিশ্বের মানুষ এখন পকেটে থাকা মোবাইল ফোন থেকে শুরু করে চালানো গাড়ি সবকিছুর জন্যই পরিবেশবান্ধব শক্তি প্রযুক্তি এবং উন্নত শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার ওপর দিন দিন বেশি নির্ভরশীল হয়ে পড়ছেন।

“ফলে ব্যাটারির উপাদানের ভেতরে চলমান ইলেকট্রনিক প্রক্রিয়ার পেছনের প্রযুক্তিটি বোঝা দিন দিন আরও বেশি গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে।

“এ গবেষণাটি জরুরি এবং মৌলিক স্তরে ব্যাটারি কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে আমাদের নতুন ধারণা দিয়েছে।”

এ গবেষণায় বর্তমানে ব্যবহৃত প্রধান দুটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ক্যাথোডের ফসফেটস ও লেয়ার্ড অক্সাইডসের মধ্যে তুলনা করেছেন গবেষকরা।

একত্রে এ ধরনের ব্যাটারিগুলো বিদ্যুচ্চালিত যানবাহন এবং মোবাইল ফোন ও ল্যাপটপের মতো বহনযোগ্য ইলেকট্রনিক্সসহ নানাবিধ কাজে ব্যবহৃত হয়।

গবেষণায় দেখা গেছে, ফসফেটের ক্ষেত্রে অক্সিজেনের অংশগ্রহণ সামান্য হলেও লেয়ার্ড অক্সাইডের ক্ষেত্রে অক্সিজেন থেকে ‘ব্যাপক পরিমাণে’ ইলেকট্রন নিষ্কাশন লক্ষ্য করা গেছে।

ড. ব্যানার্জি বলেছেন, “ব্যাটারির ভেতরে একদম ক্ষুদ্র পরমাণু পর্যায়ে কী ঘটছে সে সম্পর্কে আমাদের জ্ঞান বৃদ্ধির মাধ্যমে বাস্তব পৃথিবীতে এদের কার্যসক্ষমতার বড় উন্নতি ঘটানো সম্ভব।

“সময়ের সঙ্গে সঙ্গে ব্যাটারি কীভাবে ও কেন নষ্ট বা কার্যসক্ষমতাহীন হয়ে পড়ে তার পেছনের পদার্থবিজ্ঞান বোঝার সীমাবদ্ধতার কারণেই বর্তমান প্রযুক্তিগুলো আটকে আছে।

“এ সাধারণ কাঠামোটি বেশি দীর্ঘস্থায়ী বা দীর্ঘ জীবনকালের ব্যাটারি ডিজাইন করতে সাহায্য করবে।”

এ গবেষণার সম্পূর্ণ ফলাফল প্রকাশ পেয়েছে বিজ্ঞানভিত্তিক জার্নাল ‘নেচার ন্যানোটেকনোলজি’-এ।