LiFePO4 ব্যাটারি

টেসলার ২০২১ সালের তৃতীয় ত্রৈমাসিকের প্রতিবেদনে তাদের যানবাহনে নতুন মান হিসেবে LiFePO4 ব্যাটারি ব্যবহারের ঘোষণা দেওয়া হয়েছে। কিন্তু LiFePO4 ব্যাটারি আসলে কী?

নিউ ইয়র্ক, যুক্তরাষ্ট্র, ২৬ মে, ২০২২ /EINPresswire.com / — এগুলো কি লি-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে উন্নত বিকল্প? এই ব্যাটারিগুলো অন্যান্য ব্যাটারি থেকে কীভাবে আলাদা?

LiFePO4 ব্যাটারির পরিচিতি

লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP) ব্যাটারি হলো একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, যা দ্রুত চার্জ ও ডিসচার্জ হয়। এটি একটি রিচার্জেবল ব্যাটারি, যার ক্যাথোড হিসেবে LiFePO4 এবং অ্যানোড হিসেবে ধাতব আস্তরণযুক্ত গ্রাফাইটিক কার্বন ইলেকট্রোড থাকে।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় LiFePO4 ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব এবং অপারেটিং ভোল্টেজ কম। এগুলোর ডিসচার্জ রেট কম এবং কার্ভ হরাইজন্টাল হয়, আর এগুলো লি-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে বেশি নিরাপদ। এই ব্যাটারিগুলো লিথিয়াম ফেরোফসফেট ব্যাটারি নামেও পরিচিত।

LiFePO4 ব্যাটারির আবিষ্কার

LiFePO4 ব্যাটারি আবিষ্কার করেন জন বি. গুডএনাফ এবং আরুমুগাম মান্থিরাম। লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহৃত উপাদান নির্ধারণকারী প্রথম ব্যক্তিদের মধ্যে তাঁরা অন্যতম ছিলেন। অ্যানোড উপাদানগুলো তাৎক্ষণিক শর্ট-সার্কিট হওয়ার প্রবণতার কারণে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য আদর্শ নয়।

বিজ্ঞানীরা দেখেছেন যে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ক্যাথোডের তুলনায় এই ক্যাথোড উপাদানগুলো উন্নততর। এটি বিশেষত LiFePO4 ব্যাটারির প্রকারভেদগুলোর ক্ষেত্রে লক্ষণীয়। এগুলো স্থিতিশীলতা ও পরিবাহিতা বাড়ানোর পাশাপাশি আরও বিভিন্ন দিকের উন্নতি ঘটায়।

আজকাল LiFePO4 ব্যাটারি সর্বত্র পাওয়া যায় এবং নৌকা, সৌর ব্যবস্থা ও যানবাহনসহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে এর ব্যবহার রয়েছে। LiFePO4 ব্যাটারি কোবাল্ট-মুক্ত এবং বেশিরভাগ বিকল্পের চেয়ে কম ব্যয়বহুল। এটি অ-বিষাক্ত এবং এর স্থায়িত্বকাল দীর্ঘ।

এলএফপি ব্যাটারির স্পেসিফিকেশন -

এলএফপি ব্যাটারিতে ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের কার্যকারিতা

এলএফপি ব্যাটারি শুধু সংযুক্ত কোষের সমষ্টি নয়; এতে এমন একটি ব্যবস্থা রয়েছে যা ব্যাটারিকে নিরাপদ সীমার মধ্যে রাখে। একটি ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (বিএমএস) নিরাপত্তা নিশ্চিত করতে এবং ব্যাটারির আয়ু বাড়াতে কার্যরত অবস্থায় ব্যাটারিকে সুরক্ষা দেয়, নিয়ন্ত্রণ করে এবং পর্যবেক্ষণ করে।

এলএফপি ব্যাটারিতে ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের কার্যকারিতা -

লিথিয়াম আয়রন ফসফেট সেলগুলো অধিক সহনশীল হওয়া সত্ত্বেও, চার্জ করার সময় এগুলোতে ওভারভোল্টেজের প্রবণতা থাকে, যা কার্যক্ষমতা কমিয়ে দেয়। ক্যাথোডে ব্যবহৃত উপাদানটি নষ্ট হয়ে যেতে পারে এবং এর স্থিতিশীলতা হারাতে পারে। বিএমএস (BMS) প্রতিটি সেলের আউটপুট নিয়ন্ত্রণ করে এবং ব্যাটারির সর্বোচ্চ ভোল্টেজ বজায় রাখা নিশ্চিত করে।

ইলেকট্রোডের উপাদানগুলো ক্ষয় হতে থাকলে, আন্ডারভোল্টেজ একটি গুরুতর উদ্বেগের কারণ হয়ে দাঁড়ায়। যদি কোনো সেলের ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট সীমার নিচে নেমে যায়, তাহলে বিএমএস (BMS) ব্যাটারিটিকে সার্কিট থেকে বিচ্ছিন্ন করে দেয়। এটি ওভারকারেন্টের ক্ষেত্রেও একটি প্রতিরোধক হিসেবে কাজ করে এবং শর্ট-সার্কিটের সময় এর কার্যক্রম বন্ধ করে দেয়।

LiFePO4 ব্যাটারি বনাম লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি

LiFePO4 ব্যাটারি ঘড়ির মতো পরিধানযোগ্য ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত নয়। অন্য যেকোনো লিথিয়াম ব্যাটারির তুলনায় এগুলোর শক্তি ঘনত্ব কম। তবে, সৌরশক্তি ব্যবস্থা, আরভি (RV), গল্ফ কার্ট, বেস বোট এবং বৈদ্যুতিক মোটরসাইকেলের জন্য এগুলোই সেরা।

★এই ব্যাটারিগুলোর অন্যতম প্রধান সুবিধা হলো এদের কার্যকাল।

এই ব্যাটারিগুলো অন্যগুলোর চেয়ে ৪ গুণেরও বেশি সময় ধরে চলতে পারে। এগুলো অধিক নিরাপদ এবং ১০০% পর্যন্ত ডিসচার্জ হতে পারে, যার অর্থ হলো এগুলো আরও দীর্ঘ সময় ধরে ব্যবহার করা যায়।

এই ব্যাটারিগুলো কেন লি-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে ভালো বিকল্প, তার আরও কিছু কারণ নিচে দেওয়া হলো।

★কম খরচে

এলএফপি ব্যাটারি লোহা ও ফসফরাস দিয়ে তৈরি, যা বিপুল পরিমাণে উত্তোলন করা হয় এবং এগুলোর দাম কম। অনুমান করা হয় যে, নিকেল-সমৃদ্ধ এনএমসি ব্যাটারির তুলনায় এলএফপি ব্যাটারির দাম প্রতি কেজিতে ৭০ শতাংশ পর্যন্ত কম। এর রাসায়নিক গঠন খরচের দিক থেকে একটি সুবিধা প্রদান করে। ২০২০ সালে প্রথমবারের মতো এলএফপি ব্যাটারির সর্বনিম্ন সেল মূল্য প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টায় ১০০ ডলারের নিচে নেমে আসে।

★পরিবেশের উপর সামান্য প্রভাব
এলএফপি ব্যাটারিতে নিকেল বা কোবাল্ট থাকে না, যেগুলো ব্যয়বহুল এবং পরিবেশের ওপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে। এই ব্যাটারিগুলো রিচার্জেবল, যা এদের পরিবেশ-বান্ধবতার প্রমাণ দেয়।

★উন্নত দক্ষতা এবং কর্মক্ষমতা
এলএফপি ব্যাটারিগুলো তাদের দীর্ঘ জীবনচক্রের জন্য পরিচিত, যা সময়ের সাথে সাথে নির্ভরযোগ্য এবং ধারাবাহিক বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এগুলিকে একটি জনপ্রিয় পছন্দ করে তোলে। অন্যান্য লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তুলনায় এই ব্যাটারিগুলির ধারণক্ষমতা হ্রাসের হার ধীর, যা দীর্ঘমেয়াদে এদের কার্যক্ষমতা বজায় রাখতে সাহায্য করে। এছাড়াও, এগুলির অপারেটিং ভোল্টেজ কম, যার ফলে অভ্যন্তরীণ রোধ কম হয় এবং চার্জ/ডিসচার্জের গতি দ্রুততর হয়।

★উন্নত সুরক্ষা এবং স্থিতিশীলতা
এলএফপি ব্যাটারি তাপীয় ও রাসায়নিকভাবে স্থিতিশীল, তাই এগুলিতে বিস্ফোরণ বা আগুন লাগার সম্ভাবনা কম। নিকেল-সমৃদ্ধ এনএমসি-র তুলনায় এলএফপি এক-ষষ্ঠাংশ তাপ উৎপন্ন করে। যেহেতু এলএফপি ব্যাটারিতে কোবাল্ট-অক্সিজেন (Co-O) বন্ধন বেশি শক্তিশালী, তাই শর্ট-সার্কিট বা অতিরিক্ত গরম হলে অক্সিজেন পরমাণুগুলো আরও ধীরে ধীরে নির্গত হয়। অধিকন্তু, সম্পূর্ণ চার্জিত সেলগুলিতে কোনো লিথিয়াম অবশিষ্ট থাকে না, যা অন্যান্য লিথিয়াম সেলে দেখা যাওয়া তাপোৎপাদী বিক্রিয়ার তুলনায় এগুলিকে অক্সিজেন ক্ষয়ের বিরুদ্ধে অত্যন্ত প্রতিরোধী করে তোলে।

★ছোট এবং হালকা
এলএফপি ব্যাটারি লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড ব্যাটারির চেয়ে প্রায় ৫০% হালকা। এগুলো লেড-অ্যাসিড ব্যাটারির চেয়ে ৭০% পর্যন্ত হালকা। যানবাহনে LiFePO4 ব্যাটারি ব্যবহার করলে গ্যাস খরচ কম হয় এবং চালনার সুবিধা বাড়ে। এছাড়াও এগুলো ছোট ও সহজে বহনযোগ্য, ফলে আপনার স্কুটার, নৌকা, আরভি বা শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহারের জন্য জায়গা বাঁচানো যায়।

LiFePO4 ব্যাটারি বনাম নন-লিথিয়াম ব্যাটারি
নন-লিথিয়াম ব্যাটারির বেশ কিছু সুবিধা থাকলেও, নতুন LiFePo4 ব্যাটারির সম্ভাবনার কারণে মধ্যমেয়াদে এগুলো প্রতিস্থাপিত হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে, কারণ পুরোনো প্রযুক্তি ব্যয়বহুল এবং কম কার্যকর।

☆সীসা অ্যাসিড ব্যাটারি
লেড-অ্যাসিড ব্যাটারি প্রথমদিকে সাশ্রয়ী মনে হতে পারে, কিন্তু দীর্ঘমেয়াদে এগুলো আরও ব্যয়বহুল হয়ে দাঁড়ায়। এর কারণ হলো, এগুলোর জন্য ঘন ঘন রক্ষণাবেক্ষণ এবং প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয়। একটি LiFePO4 ব্যাটারি কোনো রক্ষণাবেক্ষণ ছাড়াই ২-৪ গুণ বেশি সময় ধরে চলে।

☆জেল ব্যাটারি
LiFePO4 ব্যাটারির মতো জেল ব্যাটারিতেও ঘন ঘন রিচার্জ করার প্রয়োজন হয় না এবং সংরক্ষণ করার সময়ও চার্জ কমে না। কিন্তু জেল ব্যাটারি তুলনামূলকভাবে ধীরে চার্জ হয়। ব্যাটারি নষ্ট হওয়া এড়াতে সম্পূর্ণ চার্জ হয়ে গেলেই সংযোগ বিচ্ছিন্ন করতে হবে।

☆এজিএম ব্যাটারি
যেখানে এজিএম ব্যাটারি ৫০% ক্ষমতার নিচে নেমে এলে ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার উচ্চ ঝুঁকি থাকে, সেখানে লিফেপো৪ (LiFePO4) ব্যাটারি কোনো ক্ষতির ঝুঁকি ছাড়াই সম্পূর্ণরূপে ডিসচার্জ করা যায়। এছাড়াও, এগুলোকে চালু রাখাও কঠিন।

LiFePO4 ব্যাটারির জন্য অ্যাপ্লিকেশন
LiFePO4 ব্যাটারির অনেক মূল্যবান প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত হলো

●মাছ ধরার নৌকা এবং কায়াক: কম চার্জিং সময় এবং দীর্ঘ রানটাইমের কারণে আপনি পানিতে আরও বেশি সময় কাটাতে পারবেন। কম ওজনের ফলে এটি সহজে নিয়ন্ত্রণ করা যায় এবং কঠিন মাছ ধরার প্রতিযোগিতার সময় গতি বাড়াতে সাহায্য করে।

●মোবিলিটি স্কুটার ও মোপেড: এতে কোনো অপ্রয়োজনীয় ওজন নেই যা আপনার গতি কমিয়ে দেবে। কোনো ক্ষতি ছাড়াই হঠাৎ ভ্রমণের জন্য ব্যাটারি সম্পূর্ণ চার্জ না করেই চার্জ দিন।

●সৌর কনফিগারেশন: জীবন আপনাকে যেখানেই নিয়ে যাক না কেন (এমনকি পাহাড়ে বা গ্রিডের বাইরে), সূর্যের শক্তিকে কাজে লাগাতে হালকা ওজনের LiFePO4 ব্যাটারি সাথে রাখুন।

●বাণিজ্যিক ব্যবহার: এগুলো সবচেয়ে নিরাপদ ও মজবুত লিথিয়াম ব্যাটারি, যা ফ্লোর মেশিন, লিফটগেট এবং আরও অনেক শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহারের জন্য এগুলিকে আদর্শ করে তোলে।

এছাড়াও, লিথিয়াম আয়রন ফসফেট ব্যাটারি ফ্ল্যাশলাইট, ইলেকট্রনিক সিগারেট, রেডিও সরঞ্জাম, জরুরি আলো এবং অন্যান্য অনেক যন্ত্রপাতিতে শক্তি সরবরাহ করে।

ব্যাপক পরিসরে এলএফপি বাস্তবায়নের সম্ভাবনা
যদিও এলএফপি ব্যাটারিগুলো বিকল্পগুলোর চেয়ে কম ব্যয়বহুল এবং বেশি স্থিতিশীল, এর ব্যাপক প্রচলনের ক্ষেত্রে শক্তি ঘনত্ব একটি বড় বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে। এলএফপি ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব অনেক কম, যা ১৫ থেকে ২৫% এর মধ্যে থাকে। তবে, সাংহাইতে তৈরি মডেল ৩-এর মতো গাড়িতে ব্যবহৃত মোটা ইলেকট্রোডের ব্যবহারের ফলে এই অবস্থার পরিবর্তন হচ্ছে, যার শক্তি ঘনত্ব প্রতি লিটারে ৩৫৯ ওয়াট-আওয়ার।

এলএফপি ব্যাটারির দীর্ঘ জীবনচক্রের কারণে, তুলনীয় ওজনের লি-আয়ন ব্যাটারির চেয়ে এগুলোর ধারণক্ষমতা বেশি। এর মানে হলো, সময়ের সাথে সাথে এই ব্যাটারিগুলোর শক্তি ঘনত্ব আরও কাছাকাছি চলে আসবে।

ব্যাপক গ্রহণের পথে আরেকটি বাধা হলো, এলএফপি-র বিপুল সংখ্যক পেটেন্টের কারণে চীন এই বাজারে আধিপত্য বিস্তার করেছে। এই পেটেন্টগুলোর মেয়াদ শেষ হয়ে গেলে, এমন জল্পনা রয়েছে যে যানবাহন উৎপাদনের মতোই এলএফপি-র উৎপাদনও স্থানীয়করণ করা হবে।

ফোর্ড, ফোক্সভাগেন এবং টেসলার মতো প্রধান গাড়ি নির্মাতারা নিকেল বা কোবাল্ট ফর্মুলেশন প্রতিস্থাপন করে ক্রমবর্ধমানভাবে এই প্রযুক্তি ব্যবহার করছে। টেসলার ত্রৈমাসিক আপডেটে দেওয়া সাম্প্রতিক ঘোষণাটি কেবল শুরু। টেসলা তার ৪৬৮০ ব্যাটারি প্যাক সম্পর্কেও একটি সংক্ষিপ্ত আপডেট দিয়েছে, যেটির শক্তি ঘনত্ব এবং রেঞ্জ বেশি হবে। এটাও সম্ভব যে টেসলা আরও বেশি সেলকে সংকুচিত করতে এবং কম শক্তি ঘনত্বকে স্থান দিতে “সেল-টু-প্যাক” নির্মাণ পদ্ধতি ব্যবহার করবে।

এর বয়স সত্ত্বেও,এলএফপিএবং ব্যাটারির খরচ হ্রাস ব্যাপক হারে বৈদ্যুতিক গাড়ির ব্যবহার ত্বরান্বিত করার ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। ২০২৩ সালের মধ্যে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির দাম প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টায় প্রায় ১০০ ডলারের কাছাকাছি হবে বলে আশা করা হচ্ছে। এলএফপি (LFP) গাড়ি নির্মাতাদের শুধু দামের পরিবর্তে সুবিধা বা রিচার্জের সময়ের মতো বিষয়গুলোর ওপর জোর দিতে সক্ষম করতে পারে।