চীনে ইতিমধ্যে ব্যবহৃত একটি বাণিজ্যিক সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি টেসলার মতো পর্যায়ে প্রবেশ করছে, যা লিথিয়াম-আয়নের ব্যয় সুবিধার উপর নতুন করে চাপ সৃষ্টি করছে।
হিনার সেল পরীক্ষা করে গবেষকরা একটি বৃহৎ নমুনায় এর ধারাবাহিক আউটপুট, উচ্চ শক্তি উৎপাদন ক্ষমতা এবং টেসলা ব্যাটারির মূল বৈশিষ্ট্যগুলোর সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ একটি ডিজাইন খুঁজে পেয়েছেন। এই স্বল্পমূল্যের সোডিয়াম ব্যাটারির এখনও অনেক কাজ বাকি, বিশেষ করে হিমশীতল আবহাওয়ায় চার্জ দেওয়ার ক্ষেত্রে, কিন্তু এটি বৈদ্যুতিক গাড়ি, গ্রিড স্টোরেজ এবং এমন বাণিজ্যিক যানবাহনের জন্য একটি সাশ্রয়ী পথের ইঙ্গিত দেয়, যেগুলোর সর্বোচ্চ ড্রাইভিং রেঞ্জের প্রয়োজন নেই।
গাড়ি প্রস্তুতকারকদের জন্য, সরবরাহ শৃঙ্খলের দিকটি কার্যক্ষমতার ফলাফলের মতোই মূল্যবান হতে পারে। সোডিয়াম সহজলভ্য এবং লিথিয়ামের চেয়ে এর উৎস সস্তা, যা ব্যাটারি প্রস্তুতকারকদের লিথিয়াম-আয়ন উৎপাদনের ক্ষেত্রে বাধা হয়ে দাঁড়ানো মূল্যের ওঠানামা এবং সরবরাহজনিত সীমাবদ্ধতা এড়াতে সাহায্য করতে পারে।
এটি টেসলার পারফরম্যান্সের কতটা কাছাকাছি?
হিনা কোষটি স্বতন্ত্র ছিল, কারণ গবেষকরা একটি মাত্র চমৎকার নমুনা পরীক্ষা করেই থেমে যাননি। তাঁরা ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে ১২০টি কোষ পরিমাপ করেন এবং পুরো ব্যাচ জুড়ে শক্তিশালী অভিন্নতা খুঁজে পান।
এই ধারাবাহিকতাই বাস্তব উৎপাদনের জন্য একটি কার্যকর সংকেত। একটি শক্তিশালী সর্বোচ্চ কর্মক্ষমতা সম্পন্ন সেলের মূল্য কমে যায়, যদি কারখানাগুলো তা বারবার তৈরি করতে না পারে; বিশেষ করে যানবাহন বা গ্রিড সিস্টেমে, যেখানে বড় প্যাকগুলো অনুমানযোগ্য আচরণের উপর নির্ভর করে।
দলটি মাইনাস ২০ ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে ৪৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত বিভিন্ন কারেন্ট ও তাপমাত্রায় সেলগুলো পরীক্ষা করে, এরপর এর অভ্যন্তরীণ গঠন অধ্যয়নের জন্য এক্স-রে এবং যন্ত্রাংশ খুলে পরীক্ষা চালায়। এর ফলস্বরূপ, এই শ্রেণীর প্রাথমিক পণ্যগুলোর মধ্যে অস্বাভাবিকভাবে গুরুতর পাওয়ার আচরণ প্রদর্শনকারী একটি বাণিজ্যিক সোডিয়াম সেল পাওয়া যায়।
সোডিয়াম কেন খরচের হিসাব বদলে দেয়
খুলে পরীক্ষা করার পর সেলটির ভেতরে খরচ কমানোর আরেকটি উপায় সামনে আসে। এর ক্যাথোড মিশ্রণে সোডিয়াম, কপার, নিকেল, আয়রন এবং ম্যাঙ্গানিজ রয়েছে, এবং কপার এমনভাবে ব্যবহার করা হয়েছে যা নিকেল ও কোবাল্টের মতো দামী ধাতুর ওপর নির্ভরতা কমাতে পারে।
এই সেলটিতে একটি ট্যাববিহীন ডাবল-অ্যালুমিনিয়াম কাঠামোও ব্যবহার করা হয়েছে। সোডিয়াম লিথিয়ামের মতো অ্যালুমিনিয়ামের সাথে একই ভাবে প্রতিক্রিয়া করে না, যার ফলে নির্মাতারা অ্যানোড কারেন্ট কালেক্টরের জন্য তামার উপর নির্ভর না করে সেলের উভয় দিকে অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করতে পারেন।
এই কাঠামোগত সিদ্ধান্তটি সস্তা অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহার করে কারেন্ট-কালেক্টর কাঠামোকে সরল করার মাধ্যমে কেবল উপকরণের খরচই নয়, আরও অনেক কিছু কমাতে পারে। যদি সোডিয়াম-আয়ন সেলগুলো দামী ধাতুর উপর খুব বেশি নির্ভর না করে উন্নত হতে থাকে, তবে খরচ-সংবেদনশীল বাজারগুলোতে এগুলো লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য একটি গুরুতর চাপের কারণ হয়ে উঠতে পারে।
এরপর কী উন্নত করতে হবে
সবচেয়ে বড় দুর্বলতা এখনও ঠান্ডা আবহাওয়ায় চার্জিং। গবেষকরা দেখেছেন যে নিম্ন-তাপমাত্রায় চার্জিং একটি সমস্যা হিসেবেই রয়ে গেছে, যার অর্থ হলো ০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে ঘন ঘন চার্জিং সামলানোর জন্য এই সেলগুলোকে সতর্ক তাপীয় ব্যবস্থাপনার প্রয়োজন হবে।
শক্তির ঘনত্ব হলো আরেকটি বিবেচ্য বিষয়। আজকের সোডিয়াম-আয়ন সেলগুলো সাধারণত দীর্ঘ পাল্লার ইভি-র জন্য সেরা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির সাথে পাল্লা দিতে পারে না, তাই সর্বোচ্চ ড্রাইভিং রেঞ্জকে কেন্দ্র করে নির্মিত যানবাহনগুলোতে টেসলার মূল সুবিধাটি অক্ষুণ্ণ থাকে।
কিন্তু সুযোগটি বাস্তব। যদি হিনা এবং অন্যান্য ব্যাটারি নির্মাতারা কোল্ড চার্জিং উন্নত করে, হার্ড-কার্বন অ্যানোডকে আরও পরিমার্জিত করে এবং ইলেক্ট্রোলাইট রসায়নকে এগিয়ে নিয়ে যায়, তাহলে সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি গ্রিড স্টোরেজ, স্বল্প-পাল্লার ইভি এবং বাণিজ্যিক যানবাহনে একটি বড় ভূমিকা নিতে পারে, যেখানে লিথিয়ামের সুবিধাগুলো এর অতিরিক্ত মূল্যের যোগ্য নাও হতে পারে।