সম্প্রতি, কিং আবদুল্লাহ ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (KAUST) একটি গবেষণার ফলাফল উপস্থাপন করেছে যা পরবর্তী প্রজন্মের ব্যাটারির জন্য অ্যানোড উপাদান উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে।
প্রতিবেদনে বলা হয়েছে, KAUST এর ব্যবহার প্রদর্শন করেছেএকটি প্রতিশ্রুতিশীল বিকল্প ইলেক্ট্রোড উপাদানের গঠন পরিবর্তন করতে লেজার ডালএর শক্তি ক্ষমতা এবং অন্যান্য মূল বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে "MXene" বলা হয়।
গবেষণায়, বিজ্ঞানীরা ব্যাখ্যা করেছেন যে গ্রাফাইটে কার্বন পরমাণুর সমতল স্তর রয়েছে এবং ব্যাটারি চার্জ করার সময়, লিথিয়াম পরমাণুগুলি "এম্বেডিং" নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ায় এই স্তরগুলির মধ্যে সংরক্ষণ করা হয়। "MXene" উপাদানের কাঠামোতেও এমন স্তর রয়েছে যা লিথিয়ামকে ধরে রাখতে পারে, তবে এই স্তরগুলি কার্বন বা নাইট্রোজেন পরমাণুর সাথে মিলিত টাইটানিয়াম বা মলিবডেনামের মতো রূপান্তর ধাতু দিয়ে তৈরি, যা উপাদানটিকে অত্যন্ত পরিবাহী করে তোলে।
এই স্তরগুলির উপরিভাগে অক্সিজেন বা ফ্লোরিনের মতো অতিরিক্ত পরমাণুও রয়েছে। মলিবডেনাম কার্বাইড-ভিত্তিক "MXene" উপাদানের কাঠামোর একটি বিশেষভাবে ভাল লিথিয়াম স্টোরেজ ক্ষমতা রয়েছে, কিন্তু বারবার চার্জ/ডিসচার্জ চক্রের পরে এর কার্যকারিতাও দ্রুত খারাপ হয়ে যায়।
হুসাম এন. আলশারীফ এবং জাহরা বায়হানের নেতৃত্বে KAUST টিম দেখেছে যে এই অবক্ষয় MXene গঠনে রাসায়নিক পরিবর্তনের কারণে ঘটে যা মলিবেডেনাম অক্সাইড তৈরি করে।
এই সমস্যা সমাধানের জন্য, তারা ইনফ্রারেড লেজার ডাল ব্যবহার করে "MXene" উপাদানের গঠনে মলিবডেনাম কার্বাইডের ছোট "ন্যানোডটস" তৈরি করে, একটি প্রক্রিয়া যা "লেজার স্ক্রাইবিং" নামে পরিচিত। প্রক্রিয়াটিকে "লেজার স্ক্রাইবিং" বলা হয়। এই ন্যানোডটগুলি, যা প্রায় 10 ন্যানোমিটার প্রশস্ত, কার্বন দ্বারা MXene কাঠামোর স্তরগুলির সাথে সংযুক্ত থাকে।
এটি বেশ কয়েকটি সুবিধা প্রদান করে: প্রথমত, ন্যানোডটগুলি লিথিয়ামের জন্য অতিরিক্ত স্টোরেজ ক্ষমতা প্রদান করে এবং চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়াকে দ্রুততর করে। লেজার ট্রিটমেন্ট উপাদানের অক্সিজেনের পরিমাণও হ্রাস করে, সমস্যাযুক্ত মলিবডেনাম অক্সাইডের গঠন প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে। অবশেষে, ন্যানোডট এবং স্তরগুলির মধ্যে শক্তিশালী সংযোগগুলি "MXene" উপাদান কাঠামোর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা উন্নত করে এবং চার্জিং এবং ডিসচার্জিং প্রক্রিয়ার সময় এটিকে স্থিতিশীল করে।
একটি প্রেস বিবৃতিতে, বায়হান বলেছে, "এটি ব্যাটারির কর্মক্ষমতা সুর করার জন্য একটি সাশ্রয়ী এবং দ্রুত উপায় প্রদান করে।"
গবেষকরা লেজার-উল্লেখিত উপাদান দিয়ে একটি অ্যানোড তৈরি করেছেন এবং এটিকে 1,000 এর বেশি চার্জ-ডিসচার্জ চক্র সহ একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে পরীক্ষা করেছেন। ন্যানোডটগুলির সাথে, উপাদানটির বৈদ্যুতিক সঞ্চয় ক্ষমতা মূল MXene-এর চেয়ে চার গুণ বেশি ছিল, প্রায় গ্রাফাইটের তাত্ত্বিক সর্বাধিক ক্ষমতায় পৌঁছেছিল। লেজার-উল্লেখিত উপাদান সাইক্লিং পরীক্ষায় ক্ষমতার কোন ক্ষতি দেখায়নি।
এই ফলাফলের আলোকে, তারা বিশ্বাস করে যে লেজার শিলালিপি অন্যান্য "এমএক্সজেন" উপাদান কাঠামোর কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য একটি সাধারণ কৌশল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি, উদাহরণস্বরূপ, লিথিয়ামের চেয়ে সস্তা এবং প্রচুর পরিমাণে ধাতু ব্যবহার করে রিচার্জেবল ব্যাটারির একটি নতুন প্রজন্মের বিকাশের দিকে পরিচালিত করতে পারে। উপরন্তু, গ্রাফাইটের বিপরীতে, MXenes উপাদান কাঠামোও সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম আয়নগুলির সাথে এমবেড করা যেতে পারে।
