ভবিষ্যতের ড্রোন/ইউএভি পাওয়ার সলিউশন: আল্ট্রা-হাই এনার্জি ডেনসিটি সলিড-স্টেট লিপো ব্যাটারি

কেন শক্তি ঘনত্ব ব্যাপারড্রোন/ইউএভি বাজারে

ড্রোন শিল্পের সূচকীয় বৃদ্ধি ব্যাটারি প্রযুক্তির অগ্রগতির উপর উল্লেখযোগ্যভাবে নির্ভর করে। আল্ট্রা-উচ্চ শক্তির ঘনত্ব দীর্ঘ ফ্লাইট এবং আরও বহুমুখী অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে পাওয়ার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হয়ে উঠছে৷

উচ্চ শক্তির ঘনত্ব মানে ড্রোন বেশিক্ষণ উড়তে পারে এবং বেশি ওজন বহন করতে পারে। পরিবহন, নজরদারি এবং পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ অন্তর্ভুক্ত করার জন্য ফটোগ্রাফির বাইরে ড্রোনের ব্যবহার সম্প্রসারণের জন্য এই ক্ষমতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

বাণিজ্যিক ড্রোনের জন্য সুবিধাs & পরিবেশগত প্রভাব

বাণিজ্যিক ড্রোন, বিশেষ করে প্যাকেজ ডেলিভারি এবং শিল্প পরিদর্শনে ব্যবহৃত ড্রোনগুলি উচ্চ শক্তির ঘনত্বের ব্যাটারিগুলি থেকে প্রচুর উপকৃত হয়। তারা একক চার্জে দীর্ঘ দূরত্ব ভ্রমণ করতে পারে, এগুলিকে আরও কার্যকর এবং খরচ-দক্ষ করে।

উচ্চ শক্তির ঘনত্বের ব্যাটারিগুলি আরও পরিবেশ বান্ধব। এগুলি দীর্ঘস্থায়ী হয় এবং ব্যাটারি প্রতিস্থাপনের ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করে, ড্রোন অপারেশনগুলির পরিবেশগত পদচিহ্ন হ্রাস করে।

ব্যাটারি শক্তি ঘনত্ব কি?

শক্তির ঘনত্ব হল একক স্থান বা পদার্থের একক ভরে কত শক্তি সঞ্চিত। একটি ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব হল ব্যাটারির গড় একক আয়তন বা ভর দ্বারা কত বৈদ্যুতিক শক্তি নির্গত হয়, যা সাধারণত দুটি মাত্রায় বিভক্ত: ওজন শক্তি ঘনত্ব এবং আয়তন শক্তি ঘনত্ব।

ব্যাটারির ওজন শক্তি ঘনত্ব সহজভাবে এই সূত্র দিয়ে গণনা করা যেতে পারে: নামমাত্র ভোল্টেজ (V) * রেটেড ক্ষমতা (Ah) / ব্যাটারির ওজন (kg)=নির্দিষ্ট শক্তি বা শক্তির ঘনত্ব (Wh/kg)।

বিভিন্ন ধরণের রিচার্জেবল ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব নিম্নরূপ:

লিড অ্যাসিড ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব 50-70 Wh/kg এর মধ্যে;

নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব 50-80 Wh/kg;

নিকেল-মেটাল হাইড্রাইড ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব 60-140 Wh/kg;

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব 150-300 Wh/kg এর মধ্যে;

সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব কম থাকে। যদি তারা 200 কিলোমিটারের বেশি একটি পারিবারিক গাড়ি চালাতে ব্যবহার করা হয়, তবে এটির জন্য প্রায় 1 টন ব্যাটারির প্রয়োজন হয়, যা বৈদ্যুতিক গাড়ির জন্য শক্তির উত্স হিসাবে ব্যবহার করা খুব ভারী। আরেকটি কারণ হল Pb বিষাক্ত, পরিবেশ বান্ধব নয়, এবং সীসা{5}}অ্যাসিড ব্যাটারির চক্র কার্যক্ষমতা খারাপ। যেখানে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব হল প্রায় 150~300Wh/kg, যা সীসা{10}}অ্যাসিড ব্যাটারির তুলনায় অনেক বেশি, একইভাবে সাইকেল পারফরম্যান্সের ক্ষেত্রে, তাই লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি হল নতুন শক্তির বৈদ্যুতিক গাড়ির বিকাশের জন্য সেরা পছন্দ৷

বর্তমানে, বাজারে উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য দুটি প্রধান প্রযুক্তিগত পথ রয়েছে: অর্থনৈতিক LiFePO4 ব্যাটারি এবং মধ্য-থেকে-উচ্চ-শেষ লিথিয়াম নিকেল ম্যাঙ্গানিজ কোবাল্ট অক্সাইড (NMC) ব্যাটারি৷

2015 সালে, LiFePO4 ব্যাটারি ছিল বাজারের মূলধারা। সেই সময়ে, বাজারে বেশিরভাগ LiFePO4 ব্যাটারি সিস্টেমের শক্তির ঘনত্ব ছিল প্রায় 70-90Wh/kg, যখন NMC ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব ছিল অনেক বেশি, 130Wh/kg-এ পৌঁছেছিল। ড্রাইভিং পরিসরের জন্য সংবেদনশীল যাত্রীবাহী গাড়ির বাজার দ্রুত খোলার জন্য, চীনা সরকার 2016 সালে নতুন এনার্জি ভেহিকল ভর্তুকি নীতিতে প্রথম ব্যাটারি শক্তির ঘনত্বকে একটি রেফারেন্স সূচক হিসাবে নেওয়ার প্রস্তাব করেছিল। শক্তির ঘনত্ব যত বেশি হবে, তত বেশি ভর্তুকি। LiFePO4 ব্যাটারি এবং NMC ব্যাটারির বাজারের কাঠামো পরিবর্তিত হতে শুরু করে এবং বড় গাড়ি কোম্পানিগুলি NMC ব্যাটারিগুলিকে বড় আকারে প্রতিস্থাপন করতে শুরু করে। জুন 2019 থেকে, ভর্তুকি প্রত্যাহার এবং NMC লিথিয়াম ব্যাটারির উচ্চ উৎপাদন খরচের সাথে, LiFePO4 ব্যাটারি বাজারে প্রধান শক্তি সমাধান হিসাবে ফিরে এসেছে। বাজারের উন্নয়নের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে, সমস্ত বড় ব্যাটারি নির্মাতারা LiFePO4 + NMC-এর একটি দ্বি-লাইন কৌশল শুরু করেছে৷ এখন LiFePO4 ব্যাটারি 210Wh/kg শক্তির ঘনত্বে পৌঁছেছে।

কি সীমাএডদলিথিয়াম পলিমার ব্যাটারি শক্তি ঘনত্ব?

একটি লিথিয়াম ব্যাটারির চারটি মূল অংশ রয়েছে: অ্যানোড, ক্যাথোড, ইলেক্ট্রোড এবং ডায়াফ্রাম, যা সবই ব্যাটারির শক্তি ঘনত্বকে প্রভাবিত করে। আর ইলেক্ট্রোড হল সেই জায়গা যেখানে রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে। ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব উন্নত করার চাবিকাঠি হল নতুন ইলেক্ট্রোড উপকরণ তৈরি করা এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া উন্নত করা।

উপরের থেকে আমরা জানতে পারি যে LiFeO4 এবং ত্রিদেশীয় উপাদান Ni Co Mn দ্বারা গঠিত লিথিয়াম ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব খুব আলাদা। তির্যক পদার্থে Ni, Co, এবং Mn-এর বিভিন্ন অনুপাতও ব্যাটারির কর্মক্ষমতাতে পার্থক্য সৃষ্টি করবে। Ni-এর অনুপাত যত বেশি, ব্যাটারির নির্দিষ্ট ক্ষমতা তত বেশি। বর্তমানে প্রচারিত উচ্চ Ni পজিটিভ ক্যাথোড সিস্টেম ব্যাটারির ভর শক্তির ঘনত্ব 240-300Wh/kg (ভলিউম এনার্জি ডেনসিটি 560Wh/L-650Wh/L)।

লিথিয়াম ব্যাটারি বাজারে মূলধারার অ্যানোড উপাদান হল প্রধানত গ্রাফাইট (কার্বন-ভিত্তিক উপাদান), কিন্তু কার্বন-ভিত্তিক পদার্থের বর্তমান শক্তি সঞ্চয় তাত্ত্বিক উপরের সীমার কাছাকাছি। সিলিকন ভিত্তিক অ্যানোড সামগ্রীর নির্দিষ্ট ক্ষমতা 4200mAh/g পৌঁছাতে পারে, যা 372mAh/g এর গ্রাফাইট অ্যানোডের তাত্ত্বিক নির্দিষ্ট ক্ষমতার চেয়ে অনেক বেশি। সিলিকন কার্বন অ্যানোডের প্রবর্তনের সাথে, ব্যাটারি কোষের ভর শক্তি ঘনত্ব 300-400Wh/kg (ভলিউম শক্তি ঘনত্ব 630Wh/L-750Wh/L) এ আপগ্রেড করা হবে, এইভাবে গ্রাফাইট অ্যানোডের একটি শক্তিশালী বিকল্প হয়ে উঠবে।

উপসংহার

প্রযুক্তির সম্ভাব্য একীকরণের সাথে ভবিষ্যত আশাব্যঞ্জক দেখাচ্ছে, যা ড্রোন ব্যাটারির শক্তির ঘনত্বকে আরও বাড়িয়ে তুলতে পারে। ড্রোন ব্যাটারিতে আল্ট্রা-উচ্চ শক্তির ঘনত্ব শুধুমাত্র একটি প্রযুক্তিগত উন্নতি নয় বরং এটি একটি রূপান্তর পরিবর্তন যা পরবর্তী প্রজন্মের ড্রোনকে শক্তি দেবে৷ এই প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে এটি নতুন সম্ভাবনাকে আনলক করবে এবং ড্রোনগুলি কী অর্জন করতে সক্ষম তা পুনরায় সংজ্ঞায়িত করবে। আসুন শীঘ্রই অদূর ভবিষ্যতে একটি নতুন প্রজন্মের আসার জন্য প্রস্তুত হই!