রিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি বনাম। ডিসপোজেবল ব্যাটারি: শক্তি বিপ্লবের ক্রসরোডে

একটি স্মার্টওয়াচের দ্বি-দৈনিক চার্জিং অনুস্মারক এবং রিমোট কন্ট্রোল ব্যাটারির বহু বছর ধরে জীবনকালের মধ্যে, আধুনিক সমাজ একটি নীরব শক্তি বিপ্লবের মধ্য দিয়ে চলছে। আন্তর্জাতিক শক্তি সংস্থা অনুসারে, বিশ্বব্যাপী ব্যাটারি বাজারের আকার ২০২৩ সালে ১৫০ বিলিয়ন ডলার ছাড়িয়ে গেছে, রিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিগুলি বাজারের শেয়ারের% 68% হিসাবে রয়েছে, যখন ক্ষারীয় ডিসপোজেবল ব্যাটারিগুলি এখনও 29% স্থান ধারণ করে। এই দুটি প্রযুক্তিগত রুটের মধ্যে প্রতিদ্বন্দ্বিতা কেবল শক্তি বাহকের পছন্দ নয়, টেকসই উন্নয়নের পথগুলি সম্পর্কে মানবতার গভীর চিন্তাকেও প্রতিফলিত করে।

I. প্রযুক্তিগত নীতিতে মৌলিক বিভাজন

‌1.1 লিথিয়াম আয়নগুলির যাত্রা

রিচার্জেবল লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির রহস্য "সুইংিং" লিথিয়াম আয়নগুলিতে অবস্থিত। উদাহরণ হিসাবে মূলধারার টের্নারি লিথিয়াম ব্যাটারি গ্রহণ করা, চার্জিংয়ের সময়, লিথিয়াম আয়নগুলি স্তরযুক্ত নিকেল-কোবাল্ট-ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড ক্যাথোড থেকে বিচ্ছিন্ন, পলিমার বিভাজকটি অতিক্রম করে গ্রাফাইট অ্যানোডে এম্বেড করে; স্রাবের সময়, তারা বর্তমান উত্পন্ন করতে বিপরীতে চলে। এই নকশাটি একটি একক 18650 ব্যাটারি সক্ষম করে 3.7V এর ভোল্টেজ এবং 250WH\/কেজি ছাড়িয়ে একটি শক্তি ঘনত্ব অর্জন করতে, যা পেট্রোলের ওজনের এক-থার্টেটিথের সমতুল্য। সলিড-স্টেট ব্যাটারির উত্থান, যা জ্বলনযোগ্য তরলগুলি প্রতিস্থাপনের জন্য সালফাইড ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করে, তাপীয় পলাতকের সূচনা তাপমাত্রা 120 ডিগ্রি থেকে 400 ডিগ্রিতে বাড়িয়ে তোলে।

‌1.2 একমুখী রাসায়নিক বিক্রিয়া 

ডিসপোজেবল ব্যাটারির সারমর্মটি সাবধানে ডিজাইন করা নিয়ন্ত্রিত রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে। ক্ষারীয় ব্যাটারিতে, জিংক পাউডার জারণ-হ্রাসের মাধ্যমে পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইটে ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইডের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়, 1.5V এর একটি স্থিতিশীল ভোল্টেজ উত্পাদন করে। এর সিলযুক্ত কাঠামোটি প্রতিক্রিয়াটিকে অপরিবর্তনীয় করে তোলে, যখন দস্তা শেলটি পুরোপুরি ক্ষয় হয় বা ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড হ্রাস পায় তখন সমাপ্ত হয়। লিথিয়াম-থিয়োনাইল ক্লোরাইড ডিসপোজেবল ব্যাটারিগুলি বিস্ময়কর পারফরম্যান্স প্রদর্শন করে: 650WH\/কেজি শক্তি ঘনত্বের সাথে তারা -55 ডিগ্রি থেকে 150 ডিগ্রি পর্যন্ত পরিবেশে কাজ করতে পারে এবং তারা তাদের চার্জের মাত্র 5% হারাতে 30-}}}}}}}}}

Ii। পারফরম্যান্স পরামিতিগুলির একটি বিস্তৃত প্রতিযোগিতা

‌2.1 শক্তি ঘনত্বের প্যারাডক্স

স্পষ্টতই পরস্পরবিরোধী ডেটা প্রযুক্তির সারমর্মটি প্রকাশ করে: যদিও একক-ব্যবহারের লিথিয়াম-থিয়োনাইল ক্লোরাইড ব্যাটারিগুলির শক্তি ঘনত্ব লিথিয়াম ব্যাটারিগুলির তুলনায় ২.6 গুণ বেশি, রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারি তাদের পুরো লাইফাইসাইকেলের (500 সাইকেল) তুলনায় 1300% এর সমতুল্য শক্তি প্রকাশ করে। এটি ব্যাখ্যা করে যে স্মার্টফোনগুলি কেন লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি বেছে নেয়, যখন পেসমেকাররা ডিসপোজেবল লিথিয়াম ব্যাটারিগুলিতে জোর দেয়-পূর্বের অবিচ্ছিন্ন শক্তি সরবরাহের প্রয়োজন হয়, যখন পরবর্তীকালে পরম নির্ভরযোগ্যতাটিকে অগ্রাধিকার দেয়।

‌2.2 অস্থায়ী প্রতিযোগিতা

চক্রের জীবন পরীক্ষায়, লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারিগুলি 25 ডিগ্রি এ 2000 চার্জ-স্রাব চক্রের পরে তাদের সক্ষমতা 80% ধরে রাখে, যখন নিকেল-ধাতব হাইড্রাইড ব্যাটারি 500 চক্রের পরে একটি ক্ষমতা হ্রাস করে 60% এর অভিজ্ঞতা অর্জন করে। বিপরীতে, খোলার ক্ষারীয় ব্যাটারিগুলির প্রতি বছর প্রায় 2% স্ব-স্রাবের হার থাকে, অন্যদিকে লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকগুলির হার 5-10% এর হার থাকে। এটি একটি আকর্ষণীয় ঘটনা তৈরি করে: দীর্ঘ সময়ের জন্য অলস বাম ডিভাইসগুলি ডিসপোজেবল ব্যাটারিগুলির জন্য আরও উপযুক্ত, যখন ঘন ঘন ব্যবহারকারীদের অবশ্যই রিচার্জেবল বিকল্পগুলি বেছে নিতে হবে।

‌2.3 সুরক্ষার দ্বৈত মান

পঞ্চার পরীক্ষাগুলিতে, পুরোপুরি চার্জযুক্ত লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি তিন মিনিটের মধ্যে 8 0 0 ডিগ্রি পর্যন্ত গরম করতে পারে, তাপীয় পলাতক ট্রিগার করে, যখন ক্ষারীয় ব্যাটারিগুলি কেবল বৈদ্যুতিন ফুটো ফাঁস হয়। তবে, ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকগুলি ব্যর্থতার হারগুলি 0.001 ‰ এর নীচে রাখতে ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (বিএমএস) ব্যবহার করে, যখন ডিসপোজেবল ব্যাটারিগুলি ইনজেশনের কারণে বছরে 2, 000 পেডিয়াট্রিক জরুরী অবস্থা ঘটায়। সুরক্ষা কখনই পরম প্রস্তাব নয় তবে সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে ভারসাম্য।

Iii। অর্থনীতি এবং পরিবেশের লুকানো খাতা

‌3.1 ব্যয় গণনার অস্থায়ী ভাঁজ

দশ বছরের সময়কালে, রিমোট কন্ট্রোলের জন্য লিথিয়াম ব্যাটারি সমাধানের মোট ব্যয় ক্ষারীয় ব্যাটারির তুলনায় কেবল এক-সপ্তম। এই সময়-ছাড়ের প্রভাবটি বৈদ্যুতিক যানবাহন খাতে আরও বেশি প্রকট হয়: যদিও লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি মোট যানবাহনের ব্যয়ের 40%, তবে প্রতি কিলোমিটারে বিদ্যুতের ব্যয় পেট্রোল যানবাহনের তুলনায় 75% কম।

‌3.2 কার্বন পদচিহ্নগুলির প্রজাপতি প্রভাব

ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির গবেষণায় দেখা গেছে যে 1 কেডাব্লুএইচ লিথিয়াম ব্যাটারি উত্পাদন করে 110 কেজি কার্বন ডাই অক্সাইড উত্পন্ন করে, যখন ডিসপোজেবল ব্যাটারি থেকে সমতুল্য শক্তি 280 কেজি সিও 2 নির্গত করে। যাইহোক, যখন পুনর্ব্যবহারকারী বিবেচনায় নেওয়া হয়, লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি তাদের কার্বন পদচিহ্নগুলি গৌণ ব্যবহারের মাধ্যমে আরও 60% হ্রাস করতে পারে। আসল দ্বিধাটি এই সত্যের মধ্যে রয়েছে যে কেবলমাত্র 32% গ্লোবাল লিথিয়াম ব্যাটারিগুলি আনুষ্ঠানিক পুনর্ব্যবহারযোগ্য চ্যানেলগুলিতে প্রবেশ করে, যখন ডিসপোজেবল ব্যাটারির জন্য পুনর্ব্যবহারের হার 5% এরও কম হয়, ফলস্বরূপ 120, 000 টন ভারী ধাতব বার্ষিক মাটিতে প্রবেশ করে।

Iv। প্রয়োগের পরিস্থিতিগুলির বেঁচে থাকার নিয়ম

‌4.1 নিষ্পত্তিযোগ্য ব্যাটারি জন্য অপরিবর্তনীয় অঞ্চল

পৃথিবী থেকে 400 কিলোমিটার উপরে স্পেস স্টেশনগুলিতে, লিথিয়াম-থিয়োনাইল ক্লোরাইড ব্যাটারিগুলি তাদের শূন্য-রক্ষণাবেক্ষণের বৈশিষ্ট্যের কারণে পছন্দসই জরুরী শক্তি উত্স; ইমপ্লান্টেবল ডিফিব্রিলিটরগুলিতে, ডিসপোজেবল ব্যাটারিগুলি অবশ্যই দশ বছরের জন্য স্থিতিশীল বিদ্যুৎ সরবরাহ নিশ্চিত করতে হবে; এবং খনি উদ্ধার ক্যাপসুলগুলিতে, যে কোনও চার্জিং ঝুঁকি একেবারে নিষিদ্ধ। এই পরিস্থিতিতে সাধারণ যুক্তি হ'ল জীবনের ব্যয়টি শক্তির ব্যয়কে ছাড়িয়ে যায়।

‌4.2 লিথিয়াম ব্যাটারির বিস্তৃত ক্ষেত্র

যখন স্মার্ট হোম ডিভাইসগুলিকে দিনে 120 বার ডেটা সংক্রমণ করতে হবে, যখন কৃষি ড্রোনগুলি অবশ্যই ক্ষেত্রের চার ঘন্টা ধরে অবিচ্ছিন্নভাবে কাজ করতে হবে এবং যখন ভার্চুয়াল বিদ্যুৎকেন্দ্রগুলি সোলার শক্তি সঞ্চয় করার প্রয়োজন হয়, তখন লিথিয়াম ব্যাটারির চক্রীয় প্রকৃতি আধিপত্য প্রদর্শন করে। টেসলার পাওয়ারওয়াল হোম এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম, 5000 চক্রের মাধ্যমে, পরিবারের বিদ্যুতের ব্যয় 40%হ্রাস করতে পারে, এমন একটি অর্থনৈতিক মডেল যা একমুখী স্রাব ডিভাইসগুলি কখনই মেলে না।

ভবিষ্যতের রেস ট্র্যাকটিতে ভি। বিঘ্নিত ভেরিয়েবল

সলিড-স্টেট ব্যাটারি প্রযুক্তি ২০৩০ সালের মধ্যে ব্যাপক উত্পাদন অর্জন করবে বলে আশা করা হচ্ছে, শক্তি ঘনত্বগুলি 500WH\/কেজি ছাড়িয়ে যায় এবং চক্রের জীবন 10, 000 চক্রকে ছাড়িয়ে যায়। আরও বিপ্লবী পরিবর্তন জৈব-ব্যাটারিগুলি থেকে উদ্ভূত: হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয় দ্বারা বিকাশিত চিনি জ্বালানী সেল, যা গ্লুকোজ এবং অক্সিজেনের মধ্যে একটি এনজাইম-অনুঘটক প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে, প্রাণী পরীক্ষায় 30 দিনের জন্য অবিচ্ছিন্ন মাইক্রোকারেন্ট সরবরাহ অর্জন করেছে। ওয়্যারলেস চার্জিং প্রযুক্তির জনপ্রিয়তার মধ্যে শক্তি বাস্তুসংস্থান পুনর্গঠন করার সম্ভাবনা রয়েছে-যখন অফিস ভবনের প্রতিটি আসন ওয়্যারলেসভাবে চালিত হতে পারে, ব্যাটারিগুলি কেবল কেবল শক্তি পাত্রে হিসাবে তবে সংক্রমণ মিডিয়া হিসাবে পরিবেশন করবে না।

এই আপাতদৃষ্টিতে প্রশান্ত শক্তি বিপ্লবে, মানবতা পছন্দ অনুসারে একটি জলাশয়ে দাঁড়িয়ে আছে: আমাদের কি বিশ শতকের শতাব্দীর খরচ যুক্তিটি ডিসপোজেবল ব্যাটারি সহ চালিয়ে যাওয়া উচিত, বা আমাদের কি পুনর্ব্যবহারযোগ্য সিস্টেমের সাথে একটি নতুন শক্তি সভ্যতা তৈরি করা উচিত? উত্তরটি জাপানে ইউসা কর্পোরেশন দ্বারা পরিচালিত সর্বশেষ পরীক্ষাগুলিতে থাকতে পারে-তারা তাদের পুরো কারখানাটিকে পুনর্ব্যবহারযোগ্য বৈদ্যুতিক যানবাহন ব্যাটারি দিয়ে শক্তিশালী করছে, যখন অ্যাসেম্বলি লাইনে, বায়োডেগ্রেডেবল বায়ো-ব্যাটারিগুলির একটি নতুন প্রজন্ম উত্পাদিত হচ্ছে।

‌