পুনর্ব্যবহারযোগ্য সমস্যাগুলির মধ্যে একটি হল যে উপাদানটির খরচ নিজেই কম, এবং পুনর্ব্যবহার প্রক্রিয়া সস্তা নয়। একটি নতুন প্রযুক্তি খরচ কমিয়ে এবং পরিবেশ-বান্ধব উপাদান ব্যবহার করে লিথিয়াম ব্যাটারির পুনর্ব্যবহারকে উৎসাহিত করবে বলে আশা করছে।

একটি নতুন চিকিত্সা কৌশল ব্যবহৃত ক্যাথোড উপাদানকে তার আসল অবস্থায় ফিরিয়ে আনতে পারে, আরও পুনর্ব্যবহারযোগ্য খরচ কমাতে পারে। ক্যালিফোর্নিয়া ইউনিভার্সিটি, সান দিয়েগোর ন্যানো ইঞ্জিনিয়ারদের দ্বারা তৈরি করা, প্রযুক্তিটি বর্তমানে ব্যবহৃত পদ্ধতির চেয়ে বেশি পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ। এটি সবুজ কাঁচামাল ব্যবহার করে, শক্তি খরচ 80 থেকে 90 শতাংশ হ্রাস করে এবং গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমন 75 শতাংশ হ্রাস করে।

গবেষকরা 12 নভেম্বর জুলে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে তাদের কাজের বিশদ বিবরণ দিয়েছেন।

এই কৌশলটি বিশেষ করে লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP) দিয়ে তৈরি ক্যাথোডের জন্য আদর্শ। LFP ক্যাথোড ব্যাটারি অন্যান্য লিথিয়াম ব্যাটারির তুলনায় সস্তা কারণ তারা কোবাল্ট বা নিকেলের মতো মূল্যবান ধাতু ব্যবহার করে না। LFP ব্যাটারিগুলি আরও টেকসই এবং নিরাপদ। এগুলি পাওয়ার সরঞ্জাম, বৈদ্যুতিক বাস এবং পাওয়ার গ্রিডে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। টেসলা মডেল 3 এছাড়াও LFP ব্যাটারি ব্যবহার করে।

“এই সুবিধাগুলি বিবেচনা করে, বাজারে থাকা অন্যান্য লিথিয়াম ব্যাটারির তুলনায় LFP ব্যাটারির একটি প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা থাকবে,” বলেছেন জেং চেন, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ন্যানোইঞ্জিনিয়ারিং এর অধ্যাপক, সান দিয়েগো।

কোন সমস্যা আছে? “এই ব্যাটারিগুলিকে পুনর্ব্যবহার করা ব্যয়-কার্যকর নয়।” “এটি প্লাস্টিকের মতো একই দ্বিধাদ্বন্দ্বের মুখোমুখি – উপাদানটি নিজেই সস্তা, তবে এটি পুনর্ব্যবহার করার উপায় সস্তা নয়,” চেন বলেছিলেন।

চেন এবং তার দল দ্বারা উন্নত নতুন পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রযুক্তি এই খরচ কমাতে পারে। প্রযুক্তিটি কম তাপমাত্রায় (60 থেকে 80 ডিগ্রি সেলসিয়াস) এবং পরিবেষ্টিত চাপে কাজ করে, তাই এটি অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় কম বিদ্যুৎ খরচ করে। এছাড়াও, এটি যে রাসায়নিকগুলি ব্যবহার করে, যেমন লিথিয়াম, নাইট্রোজেন, জল এবং সাইট্রিক অ্যাসিড, সস্তা এবং হালকা।

গবেষণার প্রধান লেখক এবং চেনের ল্যাবে পোস্টডক্টরাল গবেষক প্যান জু বলেছেন, “সম্পূর্ণ পুনর্ব্যবহার প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত নিরাপদ পরিস্থিতিতে সম্পাদিত হয়, তাই আমাদের কোনো বিশেষ নিরাপত্তা ব্যবস্থা বা বিশেষ সরঞ্জামের প্রয়োজন নেই।” এজন্য আমাদের ব্যাটারি রিসাইক্লিং খরচ কম। ”

প্রথমত, গবেষকরা তাদের স্টোরেজ ক্ষমতার অর্ধেক হারানো পর্যন্ত LFP ব্যাটারি পুনর্ব্যবহার করেন। তারপরে তারা ব্যাটারিটি বিচ্ছিন্ন করে, এর ক্যাথোড পাউডার সংগ্রহ করে এবং এটি লিথিয়াম লবণ এবং সাইট্রিক অ্যাসিডের দ্রবণে ভিজিয়ে রাখে। এর পরে, তারা জল দিয়ে দ্রবণটি ধুয়ে ফেলে এবং পাউডারটি গরম করার আগে শুকিয়ে যেতে দেয়।

গবেষকরা নতুন ক্যাথোড তৈরি করতে পাউডার ব্যবহার করেছেন, যা বোতাম কোষ এবং পাউচ কোষগুলিতে পরীক্ষা করা হয়েছে। এর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা, রাসায়নিক গঠন এবং গঠন সম্পূর্ণরূপে মূল অবস্থায় পুনরুদ্ধার করা হয়।

যেহেতু ব্যাটারি পুনর্ব্যবহৃত হতে থাকে, ক্যাথোড দুটি গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায় যা এর কার্যকারিতা হ্রাস করে। প্রথমটি হল লিথিয়াম আয়নগুলির ক্ষতি, যা ক্যাথোড গঠনে শূন্যতা তৈরি করে। দ্বিতীয়ত, আরেকটি কাঠামোগত পরিবর্তন ঘটে যখন স্ফটিক কাঠামোর মধ্যে লোহা এবং লিথিয়াম আয়ন স্থান পরিবর্তন করে। একবার এটি ঘটলে, আয়নগুলি সহজে ফিরে যেতে পারে না, তাই লিথিয়াম আয়নগুলি আটকে যায় এবং ব্যাটারির মাধ্যমে চক্র করতে পারে না।

এই গবেষণায় প্রস্তাবিত চিকিত্সা পদ্ধতিটি প্রথমে লিথিয়াম আয়নগুলিকে পুনরায় পূরণ করে, যাতে লোহার আয়ন এবং লিথিয়াম আয়নগুলি সহজেই তাদের আসল অবস্থানে ফিরে যেতে পারে, যার ফলে ক্যাথোড গঠন পুনরুদ্ধার করা যায়। দ্বিতীয় ধাপ হল সাইট্রিক অ্যাসিড ব্যবহার করা, যা অন্য পদার্থে ইলেকট্রন দান করার জন্য একটি হ্রাসকারী এজেন্ট হিসেবে কাজ করে। এটি ইলেকট্রনগুলিকে লোহার আয়নে স্থানান্তর করে, তাদের ধনাত্মক চার্জ হ্রাস করে। এটি ইলেক্ট্রন বিকর্ষণকে কমিয়ে দেয় এবং লোহার আয়নগুলিকে স্ফটিক কাঠামোতে তাদের আসল অবস্থানে ফিরে আসতে বাধা দেয়, যখন লিথিয়াম আয়নগুলিকে চক্রে ফিরে আসে।

পুনর্ব্যবহার প্রক্রিয়ার সামগ্রিক শক্তি খরচ কম হলেও, গবেষকরা বলছেন যে প্রচুর পরিমাণে ব্যাটারি সংগ্রহ, পরিবহন এবং নিষ্পত্তি করার রসদ নিয়ে আরও গবেষণা প্রয়োজন।

“পরবর্তী চ্যালেঞ্জ হল এই লজিস্টিক প্রক্রিয়াগুলিকে কীভাবে অপ্টিমাইজ করা যায় তা খুঁজে বের করা।” “এটি আমাদের পুনর্ব্যবহারযোগ্য প্রযুক্তিকে শিল্প প্রয়োগের এক ধাপ কাছাকাছি নিয়ে আসবে,” চেন বলেছেন।