লিথিয়াম নিকেল কোবাল্ট ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (NCM): কাঁচামাল থেকে উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ক্যাথোড উপকরণ পর্যন্ত

নতুন জ্বালানি যানবাহন এবং জ্বালানি সঞ্চয় প্রযুক্তির দ্রুত প্রবৃদ্ধির যুগে, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি - যা মূল শক্তির উৎস হিসেবে কাজ করে - শিল্পের ভবিষ্যতের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। ক্যাথোড উপকরণগুলির মধ্যে "তারকা খেলোয়াড়" হিসেবে, লিথিয়াম নিকেল কোবাল্ট ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (NCM) উচ্চ শক্তি ঘনত্ব, দীর্ঘ চক্র জীবন এবং খরচ সুবিধার জন্য বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং উচ্চমানের ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য প্রথম পছন্দ হয়ে উঠেছে।

লিথিয়াম নিকেল কোবাল্ট ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (NCM) উপকরণ: কেন এটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির "হৃদয়"

NCM (LiNiₓCoᵧMn₁₋ₓ₋ᵧO₂) হল একটি স্তরযুক্ত টারনারি অক্সাইড উপাদান যার মূল সুবিধাগুলি হল:

1. উচ্চ শক্তি ঘনত্ব – নিকেল (Ni), কোবাল্ট (Co), এবং ম্যাঙ্গানিজ (Mn) (যেমন, NCM523, NCM622, NCM811) এর অনুপাত সামঞ্জস্য করে, উপাদানের ক্ষমতা এবং স্থায়িত্ব সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।
2. খরচ অপ্টিমাইজেশন - ম্যাঙ্গানিজ প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায় এবং কোবাল্টের ব্যবহার কমায়, কার্যকরভাবে উপাদানের খরচ কমায়।
3. নিরাপত্তা ভারসাম্য - ম্যাঙ্গানিজ তাপীয় স্থিতিশীলতা বাড়ায়, অতিরিক্ত চার্জ বা উচ্চ-তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে নিরাপত্তা ঝুঁকি হ্রাস করে।

অ্যাপ্লিকেশন: বৈদ্যুতিক যানবাহন, 3C ইলেকট্রনিক্স, হোম এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম এবং আরও অনেক কিছু।

সম্পূর্ণ NCM সংশ্লেষণ প্রক্রিয়া: পরমাণু থেকে ইলেকট্রোডে রূপান্তর

কাঁচামাল প্রস্তুতি: নির্ভুলতা অনুপাত গুরুত্বপূর্ণ

• ধাতব লবণ: Ni, Co, Mn (শিল্প-গ্রেড বিশুদ্ধতা ≥99%) এর সালফেট, নাইট্রেট বা ক্লোরাইড।
• লিথিয়ামের উৎস: লিথিয়াম হাইড্রোক্সাইড (LiOH·H₂O) অথবা লিথিয়াম কার্বনেট (Li₂CO₃) কঠোরভাবে কণা আকার এবং অপবিত্রতা নিয়ন্ত্রণ।
• দ্রাবক এবং সংযোজন: ডিআয়োনাইজড পানি, অ্যামোনিয়া দ্রবণ (pH সমন্বয়), এবং সার্ফ্যাক্ট্যান্ট (জমাট বাঁধা রোধ করতে)।

মূল বিষয়: কাঁচামালের মোলার অনুপাত সরাসরি চূড়ান্ত ফলাফলকে প্রভাবিত করে রাসায়নিক স্টোইকিওমেট্রি এবং ICP-OES বা অনুরূপ যন্ত্র দিয়ে যাচাই করতে হবে।

সহ-বৃষ্টিপাত: একটি ন্যানো-স্কেল পূর্বসূরী তৈরি করা

ধাপ:

• মিশ্র লবণের দ্রবণ প্রস্তুত করুন: প্রয়োজনীয় অনুপাতে Ni, Co, Mn লবণ দ্রবীভূত করুন।
• চুল্লি বৃষ্টিপাত: নাইট্রোজেন সুরক্ষার অধীনে, লবণ দ্রবণ এবং NaOH/অ্যামোনিয়া মিশ্রণটি একটি চুল্লিতে প্রবেশ করান। pH (10-12), তাপমাত্রা (50-60°C) এবং নাড়ার গতি নিয়ন্ত্রণ করুন যাতে গোলাকার হাইড্রোক্সাইড সহ-অবক্ষেপণ NiₓCoᵧMn₁₋ₓ₋ᵧ(OH)₂ তৈরি হয়।
• ধোয়া এবং শুকানো: ডিআয়োনাইজড পানি দিয়ে ভালো করে ধুয়ে নিন, তারপর ১২০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে শুকান।

প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ:

• কণার আকার বন্টন নিয়ন্ত্রণ করা (D50: 5–15 μm)।
• গোলকত্ব অপ্টিমাইজ করা (প্রভাবিত করে আবরণ পরবর্তী ধাপগুলিতে অভিন্নতা)।

উচ্চ-তাপমাত্রার কঠিন-অবস্থার বিক্রিয়া: লিথিয়েশন এবং স্ফটিকীকরণ

ধাপ:

• মিক্সিং এবং মিলিং: স্টোইকিওমেট্রিক অনুপাতে পূর্বসূরী এবং লিথিয়াম উৎস একত্রিত করুন, ফ্লাক্স যোগ করুন (যেমন, LiF), বল কল <1 μm পর্যন্ত।
• প্রাক-সিন্টারিং: জল এবং জৈব পদার্থ অপসারণের জন্য অক্সিজেন বায়ুমণ্ডলে ৫০০-৬০০°C তাপমাত্রায় ৪-৮ ঘন্টা তাপ দিন।
• উচ্চ-তাপমাত্রা সিন্টারিং: ধাপে ধাপে ৭৫০-১০০০°C তাপমাত্রায় ঢালু করুন, লিথিয়েশন এবং স্তরযুক্ত কাঠামো গঠনের জন্য ১০-২০ ঘন্টা ধরে রাখুন।
• গ্রাইন্ডিং এবং ছাঁকনি: ব্যবহার করুন জেট মিলিং D50 = 3–8 μm পৌঁছানোর জন্য, বড় আকারের কণা অপসারণের জন্য চালুনি দিন।

প্রক্রিয়া তুলনা:

• ঐতিহ্যবাহী সলিড-স্টেট পদ্ধতি: কম খরচ, অসম কণার আকার।
• সল-জেল পদ্ধতি: অভিন্ন কণার আকার, জটিল প্রক্রিয়া, উচ্চ ব্যয়।

সারফেস মডিফিকেশন: দীর্ঘ চক্র জীবনের জন্য "কালো প্রযুক্তি"

• আবরণ প্রযুক্তি: ইলেক্ট্রোলাইট ক্ষয় রোধ করতে Al₂O₃, ZrO₂, ইত্যাদির উপর ALD (পারমাণবিক স্তর জমা) অথবা ভেজা-রাসায়নিক পদ্ধতি ব্যবহার করুন।
• ডোপিং পরিবর্তন: স্ফটিক গঠন স্থিতিশীল করতে এবং পর্যায় পরিবর্তন কমাতে Al, Mg এবং অন্যান্য উপাদান প্রবর্তন করুন।

কর্মক্ষমতা ফলাফল: প্রলিপ্ত NCM উপকরণ ৪৫°C তাপমাত্রায় ৫০০ চক্রের পরে ৯০১TP৩T এর উপরে ধারণক্ষমতা বজায় রাখতে পারে (আবরণ ছাড়াই ৮০১TP৩T এর তুলনায়)।

ভবিষ্যতের প্রবণতা

হাই-নিকেল এনসিএম: NCM811 থেকে NCM9½½-এ স্থানান্তরিত হচ্ছে, শক্তির ঘনত্ব 300 Wh/kg-এর উপরে ঠেলে দিচ্ছে।

একক-স্ফটিক এনসিএম: একক-স্ফটিক NCM তৈরির জন্য সিন্টারিং অবস্থা নিয়ন্ত্রণ করা, কণার ফ্র্যাকচার এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হ্রাস করা।

কোবাল্ট-মুক্ত উপকরণ: কোবাল্টের উপর নির্ভরতা দূর করার জন্য লিথিয়াম-সমৃদ্ধ ম্যাঙ্গানিজ-ভিত্তিক উপকরণ (LMR) তৈরি করা।

এপিক পাউডার

অতি-সূক্ষ্ম গ্রাইন্ডিং এবং শ্রেণীবিভাগে ২০ বছরেরও বেশি দক্ষতার সাথে, এপিক পাউডার লিথিয়াম নিকেল কোবাল্ট ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (এনসিএম):ক্যাথোড উপাদান উৎপাদনের জন্য তৈরি উন্নত মিলিং, শ্রেণীবিভাগ এবং পৃষ্ঠ পরিবর্তন সরঞ্জাম সরবরাহ করে। সুনির্দিষ্ট পূর্বসূরী গ্রাইন্ডিং থেকে নিয়ন্ত্রিত কণা আকার পরিবর্তন পর্যন্ত, এপিক পাউডার ধারাবাহিক কণা আকার বিতরণ, অনুকূলিত পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য এবং উন্নত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে - ব্যাটারি নির্মাতাদের উচ্চ শক্তি ঘনত্ব, দীর্ঘ চক্র জীবন এবং বৃহত্তর উৎপাদন দক্ষতা অর্জনে সহায়তা করে।