স্মার্টফোন থেকে শুরু করে বৈদ্যুতিক গাড়ি (ইভি) সবক্ষেত্রেই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির রাজত্ব। তবে বিশ্বজুড়ে এর ক্রমবর্ধমান চাহিদা ও বিরল খনিজের সংকট ব্যাটারির খরচ ও স্থায়িত্ব নিয়ে বড় দুশ্চিন্তা তৈরি করেছে। এমন পরিস্থিতিতে লিথিয়াম-আয়নের সাশ্রয়ী ও পরিবেশবান্ধব বিকল্প হিসেবে দীর্ঘদিন ধরে ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম ব্যাটারি নিয়ে গবেষণা চালিয়ে যাচ্ছেন বিজ্ঞানীরা। এবার জাপান ও যুক্তরাষ্ট্রের একদল গবেষক এই ব্যাটারির সবচেয়ে বড় প্রযুক্তিগত বাধা দূর করার দাবি করেছেন।
ক্যালসিয়াম ও ম্যাগনেসিয়াম ধাতু প্রকৃতিতে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায় এবং এগুলো উচ্চ শক্তি সরবরাহ করতে সক্ষম। তবে সাধারণ তাপমাত্রায় কার্যকর পজিটিভ ইলেকট্রোড বা ক্যাথোড উপাদান না পাওয়ার কারণে এতদিন এসব ব্যাটারি গবেষণাগারের বাইরে আসতে পারেনি। লিথিয়ামের তুলনায় ক্যালসিয়াম ও ম্যাগনেসিয়াম আয়ন দ্বিগুণ ধনাত্মক চার্জ বহন করায় চার্জিং ও ডিসচার্জিংয়ের সময় এগুলো ব্যাটারির ক্যাথোড কাঠামোর ওপর প্রচণ্ড চাপ সৃষ্টি করত। ফলে ক্যাথোড দ্রুত বিকৃত হয়ে ব্যাটারির কার্যক্ষমতা নষ্ট হয়ে যেত।
জাপানের ‘ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট ফর মেটেরিয়ালস সাইন্স’ এবং টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা এবার এমন এক মলিবডেনাম অক্সাইড (MoO₃) ইলেকট্রোড নকশা করেছেন, যা চার্জের সময় ২ শতাংশেরও কম প্রসারিত হয়। ফলে ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ কাঠামো ক্ষতিগ্রস্ত হয় না।
গবেষক দলের প্রধান রিওনা আইমুরা জানান, “ক্যালসিয়াম ও ম্যাগনেসিয়াম আয়নের কারণে সাধারণত ইলেকট্রোডের কাঠামোয় বড় ধরনের বিকৃতি ঘটে। কিন্তু নতুন এই ন্যানো-টানেল ডিজাইনের ফলে কাঠামোগত কোনো পরিবর্তন ছাড়াই আয়ন আদান-প্রদান সম্ভব হচ্ছে। বিষয়টি ইলেকট্রোডের স্থায়িত্ব বহুগুণ বাড়িয়ে দেবে।”
নতুন এই ন্যানো-টানেল কাঠামোটিকে একটি শক্ত টানেলের মতো তুলনা করা যেতে পারে, যার ভেতরে স্প্রিংয়ের মতো নমনীয় ধাতব বন্ধন রয়েছে। ফলে এটি ব্যাটারির মূল আকার ঠিক রেখেই আয়ন শোষণ ও মুক্ত করতে পারে।
বিজ্ঞানী দলটি বিশ্বাস করে, ভ্যানাডিয়াম, আয়রন এবং নিকেলের মতো অন্যান্য ধাতুর ওপর এই প্রযুক্তি প্রয়োগ করে খুব শীঘ্রই লিথিয়ামের বিকল্প হিসেবে পরবর্তী প্রজন্মের শক্তিশালী ব্যাটারি প্রোটোটাইপ বাজারে আনা সম্ভব হবে।
সূত্র: এডভান্স সাইন্স নিউজ।