গ্রাফাইট কার্বন পরিবারের অন্যতম ধ্রুপদী সদস্য। এটি দীর্ঘকাল ধরে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি অ্যানোড উপকরণগুলিতে আধিপত্য বিস্তার করে আসছে। এটি এর চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার কারণে। গ্রাফাইট উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ এবং তৈলাক্তকরণ বৈশিষ্ট্যও প্রদান করে। ইইউ এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এটিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঁচামাল হিসাবে তালিকাভুক্ত করেছে। অস্ট্রেলিয়া এবং অন্যান্য অঞ্চলগুলি একই ধরণের কৌশলগত শ্রেণীবিভাগ করেছে। প্রাকৃতিক ফ্লেক গ্রাফাইট থেকে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট পর্যন্ত, অ্যাপ্লিকেশনগুলি প্রসারিত হতে থাকে। গোলাকার গ্রাফাইট এবং বিশেষ গ্রাফাইট এর শিল্প মূল্যকে আরও প্রসারিত করে। গ্রাফাইট পরিবারটি অনেক শিল্পে শক্তিশালী বহুমুখীতা দেখায়। সাধারণ ক্ষেত্রগুলির মধ্যে রয়েছে ধাতুবিদ্যা, ইলেকট্রনিক্স, রাসায়নিক এবং মহাকাশ। উন্নত প্রক্রিয়াকরণ, বিশেষ করে গ্রাফাইট অতি সূক্ষ্ম নাকাল, এই উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে সক্ষম করে।.
তবে, নতুন শক্তি যানবাহন এবং শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার দ্রুত বৃদ্ধির সাথে সাথে, প্রচলিত গ্রাফাইট অ্যানোডের (372 mAh/g) তাত্ত্বিক ক্ষমতা তার সীমার কাছাকাছি চলে আসছে, যার ফলে উচ্চ শক্তি ঘনত্বের ব্যাটারির চাহিদা মেটানো কঠিন হয়ে পড়েছে। তাই সিলিকন-কার্বন অ্যানোড উপকরণগুলি এই বাধা অতিক্রম করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ যুগান্তকারী প্রযুক্তি হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে।.
প্রাকৃতিকভাবে উৎপন্ন ফ্লেক গ্রাফাইট এবং মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইট থেকে শুরু করে কৃত্রিম গ্রাফাইট, উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট, বিশেষ গ্রাফাইট, ব্যাটারি-গ্রেড গোলাকার গ্রাফাইট এবং গ্রাফিন পর্যন্ত, গ্রাফাইট উপাদান ব্যবস্থা ক্রমাগত উচ্চতর বিশুদ্ধতা, নিয়ন্ত্রণযোগ্য কণা আকার, কম অপবিত্রতার মাত্রা, এবং অধিক ধারাবাহিকতা। এই বিবর্তন গ্রাফাইট অতি সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিংয়ের অগ্রগতি থেকে অবিচ্ছেদ্য, শ্রেণীবিভাগ, এবং পৃষ্ঠ পরিবর্তন প্রযুক্তি।.
প্রাকৃতিক গ্রাফাইট: একটি মৌলিক কার্বন উৎস সিলিকন-কার্বন অ্যানোড
প্রাকৃতিক গ্রাফাইট হল একটি গ্রাফাইট খনিজ প্রকৃতিতে গঠিত, এবং এর স্ফটিকীকরণ বৈশিষ্ট্যগুলি সরাসরি এর প্রক্রিয়াকরণ রুট এবং প্রয়োগের সম্ভাবনা নির্ধারণ করে। শিল্পগতভাবে, প্রাকৃতিক গ্রাফাইট সাধারণত স্ফটিক গ্রাফাইট এবং মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইটে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।.
স্ফটিক গ্রাফাইট (ফ্লেক এবং ঘন গ্রাফাইট)
ফ্লেক গ্রাফাইট প্লেট-সদৃশ বা পাতার মতো স্ফটিকগুলিতে দেখা যায়, সাধারণত 1 μm এর চেয়ে বড়। এটি চমৎকার ভাসমানতা, তৈলাক্ততা এবং প্লাস্টিকতা প্রদর্শন করে, যা এটিকে গোলাকার গ্রাফাইট এবং সিলিকন-কার্বন কম্পোজিট অ্যানোড তৈরির জন্য পছন্দের কাঁচামাল করে তোলে।.
অ্যানোড উপাদান তৈরিতে, ফ্লেক গ্রাফাইট সাধারণত যান্ত্রিক আকারদান, অতি সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং, শ্রেণীবিভাগ এবং পরিশোধনের মধ্য দিয়ে যায় যাতে উপযুক্ত কণার আকার বন্টন এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল অর্জন করা যায়।.
ঘন স্ফটিক (ব্লক) গ্রাফাইটে সাধারণত 60%–65% কার্বন থাকে, যার প্লাস্টিকতা এবং তৈলাক্ততা কম। লিথিয়াম ব্যাটারি অ্যানোডে এর প্রয়োগ সীমিত, এবং এটি মূলত ঐতিহ্যবাহী অবাধ্য এবং ধাতুবিদ্যা ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।.
মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইট
মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইট অত্যন্ত সূক্ষ্ম স্ফটিক দ্বারা গঠিত এবং এর চেহারা নিস্তেজ, মাটির মতো। এটি সাধারণত উচ্চ প্রাকৃতিক গ্রেড প্রদর্শন করে, কিছু জমা 90% কার্বনের চেয়ে বেশি থাকে। উচ্চ-তাপমাত্রা পরিশোধন এবং জেট মিলিং প্রযুক্তি, মাইক্রোক্রিস্টালাইন গ্রাফাইট ক্রমবর্ধমানভাবে পরিবাহী সংযোজন এবং কার্বন-আবরণ সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের জন্য সিস্টেম।.
কৃত্রিম এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট: সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের জন্য কর্মক্ষমতা স্থিতিশীলকারী
পেট্রোলিয়াম কোক এবং পিচ কোক থেকে কৃত্রিম গ্রাফাইট তৈরি করা হয়, উচ্চ তাপমাত্রায় আকার দেওয়া হয়, বেক করা হয় এবং গ্রাফাইটাইজ করা হয়। এর অত্যন্ত নিয়ন্ত্রণযোগ্য গঠন এবং উচ্চ বিশুদ্ধতার কারণে, এটি উচ্চ-মানের পাওয়ার ব্যাটারি অ্যানোডের জন্য একটি অপরিহার্য উপাদান।.
উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট
উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট বলতে সাধারণত ≥99.9% (অথবা কিছু ক্ষেত্রে ≥99.99%) কার্বন উপাদান সহ গ্রাফাইটকে বোঝায়। এর মূল সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে:
- উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং কম অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা
- চমৎকার রাসায়নিক স্থিতিশীলতা
- অত্যন্ত কম অপবিত্রতা এবং ধাতব আয়ন সামগ্রী
সিলিকন-কার্বন অ্যানোড সিস্টেমে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট প্রায়শই পরিবাহী কাঠামো বা কার্বন আবরণ উৎস হিসেবে ব্যবহৃত হয়। সুনির্দিষ্ট গ্রাইন্ডিং এবং শ্রেণীবিভাগের মাধ্যমে, এর কণার আকার এবং রূপবিদ্যা সূক্ষ্মভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা সিলিকনের তীব্র আয়তনের প্রসারণকে প্রশমিত করতে সাহায্য করে।.
গোলাকার গ্রাফাইট: সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের কাঠামোগত মেরুদণ্ড
উচ্চ-কার্বন ফ্লেক গ্রাফাইট থেকে যান্ত্রিক আকারদান, গ্রাইন্ডিং, শ্রেণীবিভাগ এবং পৃষ্ঠ পরিবর্তনের মাধ্যমে গোলাকার গ্রাফাইট তৈরি করা হয়, যা উপবৃত্তাকার কণা তৈরি করে। এটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি অ্যানোডের মূলধারার রূপবিদ্যা।.
সিলিকনের তাত্ত্বিক ক্ষমতা ৪২০০ mAh/g পর্যন্ত—গ্রাফাইটের দশগুণেরও বেশি—কিন্তু সাইক্লিংয়ের সময় ৩০০১TP3T পর্যন্ত আয়তনের প্রসারণ ঘটে, যার ফলে কণা বিদারণ, বারবার SEI ফেটে যাওয়া এবং দ্রুত ক্ষমতা ক্ষয় হয়। সিলিকন-কার্বন অ্যানোডগুলি ন্যানো-সিলিকন (বা SiOx) কে কার্বন পদার্থের সাথে, বিশেষ করে গ্রাফাইটের সাথে সংমিশ্রণ করে এই চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করে।.
সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের মূলধারার প্রস্তুতির রুটগুলির মধ্যে রয়েছে:
- বল মিলিং, যেখানে ন্যানো-সিলিকনকে ভৌতভাবে মিশ্রিত করা হয় বা গোলাকার বা কৃত্রিম গ্রাফাইটের উপর লেপা হয়;
- রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD), যেখানে ন্যানো-সিলিকন ছিদ্রযুক্ত কার্বন ম্যাট্রিক্সের (প্রায়শই গ্রাফাইট বা শক্ত কার্বন) মধ্যে জমা হয়, বর্তমানে এটি প্রধান শিল্প পথ।.
এই প্রক্রিয়াগুলিতে, গোলাকার গ্রাফাইট একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এর গোলাকার আকৃতি, ভাল প্রবাহযোগ্যতা এবং উচ্চ ট্যাপ ঘনত্ব এটিকে পছন্দের যৌগিক ম্যাট্রিক্স করে তোলে। পৃষ্ঠ পরিবর্তনের পরে, গোলাকার গ্রাফাইট ন্যানো-সিলিকন সহ স্থিতিশীল কোর-শেল বা ছিদ্রযুক্ত যৌগিক কাঠামো তৈরি করতে পারে, যা প্রক্রিয়াকরণ এবং সাইক্লিং স্থিতিশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে।.
উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট এবং প্রসারিত গ্রাফাইট পরিবাহী নেটওয়ার্ক তৈরি করতে বা ভলিউম বাফারিং প্রদানের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, অন্যদিকে গ্রাফিন-বর্ধিত সিলিকন-কার্বন অ্যানোড সাম্প্রতিক বছরগুলিতে একটি প্রধান গবেষণা কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে।.
গ্রাফিন এবং সম্প্রসারিত গ্রাফাইট: সিলিকন-কার্বন সিস্টেমে কার্যকরী বর্ধক
কার্বন পরমাণুর একক বা কয়েকটি স্তরের সমন্বয়ে গঠিত গ্রাফিন ব্যতিক্রমী বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে। সিলিকন-কার্বন অ্যানোডে, গ্রাফিন পরিবাহী নেটওয়ার্ক তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, যা হার ক্ষমতা এবং চক্রের আয়ু উন্নত করে। এর প্রস্তুতি অত্যন্ত সূক্ষ্মভাবে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের গ্রাইন্ডিং এবং এক্সফোলিয়েশনের উপর নির্ভর করে।.
প্রসারিত গ্রাফাইট এবং নমনীয় গ্রাফাইট কার্বন-আবরণ বা বাফারিং উপকরণ হিসেবে কাজ করে। উচ্চ-তাপমাত্রার প্রসারণ এবং যান্ত্রিক সংকোচনের মাধ্যমে, তারা ছিদ্রযুক্ত কাঠামো তৈরি করে যা কার্যকরভাবে সিলিকনের আয়তনের পরিবর্তনগুলিকে সামঞ্জস্য করে।.
বিশেষত্ব এবং নিউক্লিয়ার-গ্রেড গ্রাফাইট: উন্নত সরঞ্জাম এবং অ্যানোড উৎপাদনের ভিত্তি
বিশেষায়িত গ্রাফাইট এবং নিউক্লিয়ার-গ্রেড গ্রাফাইট অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা, ঘনত্ব এবং কাঠামোগত অভিন্নতা বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:
- সিলিকন উপকরণের জন্য কার্বন-আবরণ চুল্লি
- উচ্চ-তাপমাত্রা তাপ-চিকিৎসা চুল্লির জন্য আস্তরণ
- সিলিকন-কার্বন অ্যানোড উৎপাদনের জন্য গ্রাফাইটাইজেশন সরঞ্জাম
তাদের উৎপাদন মূলত আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং, অতি সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং এবং উচ্চ-তাপমাত্রা পরিশোধনের উপর নির্ভর করে, যেখানে কণার আকার এবং অমেধ্যের উপর কঠোর নিয়ন্ত্রণ থাকে।.
গ্রাইন্ডিং সরঞ্জাম: সিলিকন-কার্বন অ্যানোড উৎপাদনের "পর্দার অন্তরালের নায়ক"
সিলিকন-কার্বন অ্যানোডের কর্মক্ষমতা কণার অভিন্নতা এবং ন্যানোস্কেল কাঠামোগত নিয়ন্ত্রণের উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে, যা গ্রাইন্ডিং সরঞ্জামগুলিকে প্রক্রিয়ার একটি মূল উপাদান করে তোলে:
- উচ্চ-শক্তি বল মিল: সিলিকনকে ন্যানো-সাইজ করার জন্য এবং গ্রাফাইটের সাথে সমানভাবে সংমিশ্রণ করার জন্য ব্যবহৃত হয়, তীব্র আঘাত এবং শিয়ারের মাধ্যমে সিলিকন বিচ্ছুরণ বা আবরণ সক্ষম করে।.
- ন্যানো গ্রাইন্ডার / পুঁতির কল: সিলিকন কণার ৫০ ন্যানোমিটারের নিচে কমাতে এবং জমাটবদ্ধতা কমাতে ভেজা প্রক্রিয়ায় ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়।.
- স্প্রে শুকানোর সাথে গ্রাইন্ডিং মিলিতভাবে করা হচ্ছে: অনেক উন্নত প্রক্রিয়া প্রথমে বল বা পুঁতি মিলিংয়ের মাধ্যমে অভিন্ন স্লারি প্রস্তুত করে, তারপরে স্প্রে শুকানো এবং কার্বনাইজেশনের মাধ্যমে আধা-গোলাকার যৌগিক কণা তৈরি করা হয়।.
এই গ্রাইন্ডিং সিস্টেমগুলি সরাসরি কণার আকার বন্টন, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, প্রাথমিক কুলম্বিক দক্ষতা, চক্রের জীবনকাল এবং কর্মক্ষমতা হার নির্ধারণ করে। সিভিডি-ভিত্তিক রুটের উত্থানের সাথে সাথে, পরবর্তী সিলিকন জমার জন্য ছিদ্রযুক্ত কার্বন কাঠামোকে সুনির্দিষ্টভাবে ইঞ্জিনিয়ার করার জন্য গ্রাইন্ডিং সরঞ্জামগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে।.
উপসংহার: এপিক পাউডার সিলিকন-কার্বন ভবিষ্যতের ক্ষমতায়ন
সিলিকন-কার্বন অ্যানোডগুলি বৃহৎ আকারের বাণিজ্যিকীকরণের দিকে এগিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে, পাউডার ইঞ্জিনিয়ারিং নির্ভুলতা একটি নির্ধারক ফ্যাক্টর হয়ে ওঠে. । অতি সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং, বায়ু শ্রেণীবিভাগ এবং পৃষ্ঠ পরিবর্তনের ক্ষেত্রে ২০ বছরেরও বেশি অভিজ্ঞতা সম্পন্ন এপিক পাউডার গ্রাফাইট, সিলিকন এবং সিলিকন-কার্বন কম্পোজিট উপকরণের জন্য কাস্টমাইজড সমাধান প্রদান করে। উন্নত বল মিল, জেট মিল, ক্লাসিফায়ার মিল এবং সমন্বিত গ্রাইন্ডিং-শ্রেণীবিভাগ ব্যবস্থার মাধ্যমে, এপিক পাউডার সাহায্য করে ব্যাটারি উপাদান উৎপাদকরা সুনির্দিষ্ট কণা নিয়ন্ত্রণ, উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং ধারাবাহিক কর্মক্ষমতা অর্জন করে - যা পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য একটি শক্ত ভিত্তি স্থাপন করে।.
আপনি কি সিলিকন-কার্বন বিপ্লব ত্বরান্বিত করতে প্রস্তুত?
"পড়ার জন্য ধন্যবাদ। আশা করি আমার লেখাটি আপনার কাজে লাগবে। অনুগ্রহ করে নিচে একটি মন্তব্য করুন। আরও যেকোনো প্রশ্নের জন্য আপনি Zelda অনলাইন গ্রাহক প্রতিনিধির সাথেও যোগাযোগ করতে পারেন।"
— পোস্ট করেছেন এমিলি চেন