আপনি যদি একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ভেঙে দেন, আপনি দেখতে পাবেন যে পজিটিভ ইলেক্ট্রোড অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করে, যখন নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড তামার ফয়েল ব্যবহার করে। অনেক লোক যখন প্রথম এই বিশদটি শিখে তখন কৌতূহলী হয়: কেন ভূমিকাগুলি বিপরীত করা যায় না? ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের জন্য তামার ফয়েল এবং নেতিবাচক জন্য অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করবেন না কেন? উত্তরটি পরিষ্কার: এটি কেবল কাজ করবে না। এগুলি অদলবদল করলে ব্যাটারি সঠিকভাবে কাজ করা থেকে বিরত থাকবে এবং এমনকি নিরাপত্তার সমস্যাও হতে পারে। এটি বোঝার জন্য, আমাদের প্রথমে বর্তমান সংগ্রাহকদের দেখতে হবে। একটি বর্তমান সংগ্রাহক কি? সহজ কথায়, এটি ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ "তারের" হিসাবে কাজ করে। যেহেতু ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলি পাউডার আকারে থাকে এবং বহিরাগত তারের সাথে সরাসরি সংযুক্ত করা যায় না, সেগুলিকে অবশ্যই একটি ধাতব ফয়েলের উপর প্রলেপ দিতে হবে; এই ফয়েল কারেন্ট সংগ্রহ করে এবং বহিরাগত সার্কিটে প্রেরণ করে। ধনাত্মক দিকের ফয়েলটিকে পজিটিভ কারেন্ট কালেক্টর বলা হয় এবং নেতিবাচক দিকের একটিকে নেতিবাচক কারেন্ট সংগ্রাহক বলা হয়। তাহলে, কেন বিশেষভাবে ইতিবাচক দিকের জন্য অ্যালুমিনিয়াম এবং নেতিবাচক দিকের জন্য তামা ব্যবহার করবেন? এটি একটি মূল পয়েন্টে নেমে আসে: ইতিবাচক এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের অপারেটিং সম্ভাব্যতা ব্যাপকভাবে আলাদা। একটি বর্তমান সংগ্রাহককে অবশ্যই তার নির্দিষ্ট সম্ভাব্য সীমার মধ্যে স্থিতিশীল থাকতে হবে-এটি ক্ষয় বা রাসায়নিক বিক্রিয়া করতে পারে না। কেন নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের জন্য তামার ফয়েল ব্যবহার করা উচিত? যখন একটি গ্রাফাইট নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড সম্পূর্ণরূপে চার্জ করা হয়, তখন এর সম্ভাব্যতা 0V এর কাছাকাছি (লিথিয়াম ইলেক্ট্রোডের সাথে আপেক্ষিক)-অত্যন্ত নিম্ন স্তরে নেমে আসে। অ্যালুমিনিয়াম এই সম্ভাবনায় বিপর্যয়মূলক আচরণ করে। গবেষণা দেখায় যে যখন অ্যালুমিনিয়ামের সম্ভাবনা 0.284V (লিথিয়াম ইলেক্ট্রোডের সাপেক্ষে) এর নিচে নেমে যায়, তখন লিথিয়াম আয়নগুলি অ্যালুমিনিয়াম স্ফটিক জালিতে "ইন্টারকেলেট" হয়ে লিথিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম খাদ তৈরি করে। এই মিশ্রণ প্রক্রিয়ার ফলে অ্যালুমিনিয়ামের আয়তন প্রায় 97% প্রসারিত হয়-। মাত্র কয়েকটি চার্জ{21}}ডিসচার্জ চক্রের পরে, অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল পালভারাইজ হয় এবং ভেঙে যায়, বর্তমান সংগ্রাহক হিসাবে সম্পূর্ণরূপে তার কার্যকারিতা হারায়। অধিকন্তু, এই প্রক্রিয়াটি প্রচুর পরিমাণে সক্রিয় লিথিয়াম গ্রহণ করে, যার ফলে ব্যাটারির ক্ষমতা হ্রাস পায়। অন্যদিকে, কপার কম সম্ভাবনায় অনেক বেশি স্থিতিশীল। এটি লিথিয়ামের সাথে স্থিতিশীল খাদ তৈরি করে না; নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের কম-সম্ভাব্য পরিসরের মধ্যে, এটি কোনটাই হ্রাস বা ক্ষয় করে না, কাঠামোগত অখণ্ডতা এবং নির্ভরযোগ্য পরিবাহিতা বজায় রাখে। এমনকি যদি লিথিয়াম প্রলেপ নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে ঘটে, তামার বর্তমান সংগ্রাহকটি অক্ষত থাকে। অতএব, শুধুমাত্র তামা ফয়েল নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড জন্য উপযুক্ত; অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল কাজ করবে না। কেন পজিটিভ ইলেক্ট্রোডের জন্য অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করা উচিত? মূলধারার ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড উপাদানগুলি 2.5V এবং 4.3V (একটি লিথিয়াম ইলেক্ট্রোডের সাথে সম্পর্কিত), যা একটি উচ্চ জারণ সম্ভাব্য পরিসর গঠন করে। কপার এই পরিবেশ সহ্য করতে পারে না। এর জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা সীমিত; 4V-এর বেশি উচ্চ সম্ভাবনায়, এটি তামার আয়নে জারিত হয় এবং ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রবীভূত হয়। বর্তমান সংগ্রাহকের ধীরে ধীরে ক্ষয়ের বাইরে, দ্রবীভূত তামার আয়নগুলি বিভাজকের মাধ্যমে স্থানান্তরিত হতে পারে এবং অ্যানোড পৃষ্ঠে জমা হতে পারে, যার ফলে অভ্যন্তরীণ মাইক্রো-শর্ট সার্কিট হয়। এটি ক্রমাগত ক্ষমতা হ্রাস এবং নিরাপত্তা ঝুঁকি বাড়ায়। অ্যালুমিনিয়াম, বিপরীতভাবে, উচ্চ সম্ভাবনায় স্থিতিশীল থাকে। বাতাসের সংস্পর্শে এলে স্বাভাবিকভাবেই এটি একটি ঘন অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al₂O₃) প্যাসিভেশন স্তর তৈরি করে। যদিও এই স্তরটি বৈদ্যুতিকভাবে নিরোধক, এটি শুধুমাত্র ন্যানোমিটার পুরু, ইলেকট্রনগুলিকে "কোয়ান্টাম টানেলিং প্রভাব" এর মধ্য দিয়ে যেতে দেয়। এটি নিশ্চিত করে যে পরিবাহিতা বাধাহীন থাকে যখন স্তরটি বর্ম হিসাবে কাজ করে, অন্তর্নিহিত অ্যালুমিনিয়ামকে আরও জারণ থেকে রক্ষা করে। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এমনকি 4.5V বা উচ্চতর সম্ভাবনাতেও স্থিতিশীল থাকে। ফলস্বরূপ, ক্যাথোড বর্তমান সংগ্রাহকের জন্য অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলই একমাত্র উপযুক্ত পছন্দ; তামার ফয়েল নয়। বৈদ্যুতিক রাসায়নিক স্থিতিশীলতার গুরুত্বপূর্ণ মাপকাঠির বাইরে, বেশ কয়েকটি ব্যবহারিক কারণ তামা এবং অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের মধ্যে পছন্দকে প্রভাবিত করে: পরিবাহিতা। তামা এবং অ্যালুমিনিয়াম উভয়ই চমৎকার পরিবাহিতা অফার করে, শুধুমাত্র রৌপ্য এবং সোনার পরে। রৌপ্য এবং সোনার উচ্চ মূল্যের প্রেক্ষিতে, তামা এবং অ্যালুমিনিয়াম সবচেয়ে ব্যয়বহুল-কার্যকর বিকল্পগুলিকে উপস্থাপন করে৷ ওজন। অ্যালুমিনিয়ামের ঘনত্ব 2.7 g/cm³, যেখানে তামা 8.9 g/cm³। ক্যাথোডের জন্য অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল ব্যবহার করা ব্যাটারির ওজন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, উচ্চ শক্তির ঘনত্বে উল্লেখযোগ্যভাবে অবদান রাখে। খরচ অ্যালুমিনিয়াম তামার তুলনায় সস্তা, ব্যাপক উৎপাদনে উল্লেখযোগ্য সঞ্চয় প্রদান করে। প্রক্রিয়াযোগ্যতা। উভয় ধাতুই চমৎকার নমনীয়তা ধারণ করে, যা তাদের অতি-পাতলা ফয়েলে (6-12 মাইক্রোমিটার) পাকানোর অনুমতি দেয় যা আবরণ এবং ক্যালেন্ডারিংয়ের মতো ভর-উৎপাদন প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। আনুগত্য সামঞ্জস্য। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল বন্ডের অক্সাইড স্তর ক্যাথোড সক্রিয় উপকরণ এবং বাইন্ডারের সাথে কার্যকরভাবে, যখন তামা ফয়েল অ্যানোড গ্রাফাইট এবং বাইন্ডারের সাথে উচ্চতর বন্ধন সরবরাহ করে। ব্যতিক্রম আছে? একটি বিশেষ ক্ষেত্রে আছে: লিথিয়াম টাইটানেট (LTO) অ্যানোড। এর অপারেটিং সম্ভাব্যতা প্রায় 1.55V, যা প্রান্তিকের উপরে যেখানে অ্যালুমিনিয়াম খাদ হয়। তাত্ত্বিকভাবে, অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল আরও খরচ এবং ওজন কমাতে অ্যানোড বর্তমান সংগ্রাহক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে; যাইহোক, শিল্প বর্তমানে ব্যাপক উৎপাদনের জন্য প্রতিষ্ঠিত কপার ফয়েল সমাধানের উপর নির্ভর করে। উপরন্তু, উদীয়মান যৌগিক বর্তমান সংগ্রাহক প্রযুক্তি মনোযোগ দেয়; একটি "পলিমার সাবস্ট্রেট প্লাস মেটাল আবরণ" কাঠামোর বৈশিষ্ট্যযুক্ত, এটি হালকা বৈশিষ্ট্য এবং উন্নত নিরাপত্তা উভয়ই অফার করে, কারণ তাপীয় প্রবাহের সময় ধাতব স্তরটি স্রোতকে বাধাগ্রস্ত করার জন্য ভেঙে যায়। এটি পরবর্তী{{69}প্রজন্মের, উচ্চ-নিরাপত্তা ব্যাটারির জন্য একটি মূল আপগ্রেড পথের প্রতিনিধিত্ব করে৷ প্রাথমিক প্রশ্নে ফিরে আসা: ক্যাথোডের জন্য অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং অ্যানোডের জন্য তামার ফয়েলের ব্যবহার একটি স্বেচ্ছাচারী পছন্দ নয় তবে বৈদ্যুতিন রাসায়নিক নীতি দ্বারা নির্ধারিত একটি অনিবার্য ফলাফল। অ্যালুমিনিয়াম ক্যাথোডের উচ্চ-ভোল্টেজ অবস্থার অধীনে একটি প্যাসিভেশন স্তরের মাধ্যমে নিজেকে রক্ষা করে, যখন তামা অ্যানোডের কম{{74}ভোল্টেজ অবস্থার অধীনে রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তার মাধ্যমে স্থিতিশীলতা বজায় রাখে-একটি অক্সিডেশন প্রতিরোধ করে, অন্যটি অ্যালোয়িং প্রতিরোধ করে; প্রত্যেকে তার নিজস্ব স্থল ধরে রাখে, এবং কেউই অন্যটিকে প্রতিস্থাপন করতে পারে না।
