Download PhotoCard

স্মার্টফোন, ল্যাপটপ কিংবা বৈদ্যুতিক গাড়ি—সবখানেই এখন ব্যবহারকারীদের বড় দুশ্চিন্তার নাম ‘রেঞ্জ অ্যাংজাইটি’ বা চার্জ শেষ হয়ে যাওয়ার ভয়। দীর্ঘ সময় ধরে ব্যাটারির মৌলিক প্রযুক্তিতে বড় কোনো পরিবর্তন না এলেও, এবার সেই খরা কাটার আভাস মিলছে। জাপান, দক্ষিণ কোরিয়া ও অস্ট্রেলিয়ার গবেষণাগারগুলোতে চলছে নানা পরীক্ষা-নিরীক্ষা। গবেষকদের লক্ষ্য এমন এক ব্যাটারি তৈরি করা, যা মাত্র কয়েক মিনিটে চার্জ হবে, ধারণ করবে বিপুল শক্তি এবং বছরের পর বছর ব্যবহারের পরও কার্যক্ষমতা হারাবে না।

এই বৈপ্লবিক পরিবর্তনের দৌড়ে সবচেয়ে এগিয়ে রয়েছে ‘সলিড-স্টেট ব্যাটারি’ প্রযুক্তি। প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির ভেতরে চার্জ বহনের জন্য তরল পদার্থ ব্যবহার করা হয়। তবে সলিড-স্টেট ব্যাটারিতে এই তরলের জায়গায় স্থান পাচ্ছে সিরামিক, কাচ বা বিশেষ ধরনের পলিমারের মতো কঠিন পদার্থ। এই সামান্য পরিবর্তনই ব্যাটারির সক্ষমতা বহুগুণ বাড়িয়ে দিতে পারে। প্রথমত, এতে শক্তির ঘনত্ব বা ‘এনার্জি ডেনসিটি’ অনেক বেড়ে যাবে। বর্তমানে উন্নত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির শক্তির ঘনত্ব প্রতি কেজিতে প্রায় ৩০০ ওয়াট-ঘণ্টা। সলিড-স্টেট ব্যাটারির ক্ষেত্রে এই লক্ষ্যমাত্রা ৩৫০ ওয়াট-ঘণ্টার বেশি, এমনকি পরীক্ষাগারে তৈরি কিছু নমুনা ৫০০ ওয়াট-ঘণ্টার কাছাকাছিও পৌঁছেছে। এর ফলে একই ওজনের ব্যাটারি দিয়ে বৈদ্যুতিক গাড়ি অনেক বেশি পথ পাড়ি দিতে পারবে এবং বারবার ফোন চার্জ করার ঝামেলা কমবে।

নিরাপত্তার দিক থেকেও সলিড-স্টেট ব্যাটারি অনেক এগিয়ে। বর্তমান ব্যাটারির তরল উপাদান দাহ্য হওয়ায় আগুন লাগার ঝুঁকি থাকে, যা কঠিন পদার্থ ব্যবহারের মাধ্যমে দূর করা সম্ভব। এছাড়া এই ব্যাটারিগুলোর ক্ষয় হয় অত্যন্ত ধীরগতিতে। কিছু হিসাব অনুযায়ী, কয়েক দশক ব্যবহারের পরও এগুলো মূল ক্ষমতার প্রায় ৯০ শতাংশ ধরে রাখতে সক্ষম। ব্যবহারকারীদের জন্য সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিক হবে এর দ্রুত চার্জিং সুবিধা। লিথিয়াম-মেটাল অ্যানোডের মতো কার্যকর উপাদান ব্যবহারের ফলে ব্যাটারির ক্ষতি না করেই দ্রুত চার্জ দেওয়া সম্ভব হবে। ফলে ভবিষ্যতে পাঁচ মিনিটেও কম সময়ে ফোন পুরোপুরি চার্জ করা যাবে।

বৈদ্যুতিক গাড়ির বাজারে এই প্রযুক্তি নিয়ে জোর প্রস্তুতি চলছে। গাড়ি নির্মাতা প্রতিষ্ঠান টয়োটা ২০২৭ সালের মধ্যে এমন ব্যাটারি বাজারে আনার লক্ষ্য নির্ধারণ করেছে, যা মাত্র ১০ মিনিটে সম্পূর্ণ চার্জ হবে এবং একবার চার্জে প্রায় ১ হাজার কিলোমিটার চলবে। অন্যদিকে স্যামসাং এমন একটি ব্যাটারি প্রদর্শন করেছে, যা মাত্র ৯ মিনিটে ৮০ শতাংশ চার্জ হতে পারে। এই প্রতিযোগিতায় এলজি এবং বেশ কিছু স্টার্টআপও সক্রিয়ভাবে কাজ করছে। তবে এই প্রযুক্তি এখনো সাধারণের হাতের নাগালে না আসার পেছনে একটি বড় সমস্যা রয়েছে। তরল উপাদান সহজেই অসমান পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়তে পারলেও কঠিন পদার্থ তা পারে না। অণুবীক্ষণ যন্ত্রে দেখলে ব্যাটারির ভেতরের পৃষ্ঠগুলো পুরোপুরি মসৃণ নয়, ফলে কঠিন পদার্থ ও পৃষ্ঠের মাঝে অতি ক্ষুদ্র ফাঁক থেকে যায়। এটি শক্তি চলাচলকে বাধাগ্রস্ত করে এবং ব্যাটারির কার্যক্ষমতা কমিয়ে দেয়।

এই সমস্যার স্থায়ী সমাধানের চেষ্টা চালানোর পাশাপাশি ব্যাটারিতে আরও কিছু তাৎক্ষণিক পরিবর্তন আনা হচ্ছে। প্যানাসনিক এমন একটি পরীক্ষামূলক ব্যাটারি তৈরি করেছে, যা বাস্তব পরিস্থিতিতে মাত্র তিন মিনিটে ১০ শতাংশ থেকে ৮০ শতাংশ পর্যন্ত চার্জ হতে পারে। এছাড়া আধুনিক ব্যাটারিতে তাপমাত্রা ও ক্ষয়ের গতি নিয়ন্ত্রণে উন্নত ‘ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম’ বা বিএমএস অ্যালগরিদম ব্যবহার করা হচ্ছে। একই সঙ্গে ব্যাটারির একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশে সিলিকন ব্যবহার করে শক্তি ধারণক্ষমতা বাড়ানোর চেষ্টা চলছে। পরিবেশবান্ধব ব্যাটারি তৈরিতে সূর্যমুখীর বীজের খোসার মতো জৈব বর্জ্য ব্যবহার করেও পরীক্ষা চালানো হয়েছে, যা ১ হাজারবার পর্যন্ত চার্জ নেওয়ার সক্ষমতা দেখিয়েছে।

গবেষণার আরেকটি চমকপ্রদ ক্ষেত্র হলো ‘কোয়ান্টাম ব্যাটারি’। অস্ট্রেলিয়ার গবেষকেরা কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের ‘সুপারপজিশন’ ও ‘এনট্যাঙ্গেলমেন্ট’ নীতি ব্যবহার করে একটি কার্যকর পরীক্ষামূলক মডেল তৈরি করেছেন। সাধারণ ব্যাটারির আকার বাড়লে কার্যক্ষমতা কমলেও কোয়ান্টাম ব্যাটারির ক্ষেত্রে তা আরও বাড়ে। ভবিষ্যতে এর মাধ্যমে কোনো তার ছাড়াই দূর থেকে দ্রুত চার্জ করার সম্ভাবনা রয়েছে, যদিও এটি এখনো গবেষণার প্রাথমিক স্তরে আছে। গবেষকদের মতে, ২০২৭ থেকে ২০৩০ সালের মধ্যে প্রথম বাণিজ্যিক সলিড-স্টেট ব্যাটারি বৈদ্যুতিক গাড়িতে দেখা যেতে পারে। প্রথম দিকে এর উৎপাদন খরচ বেশি হওয়ায় শুধু দামি গাড়িতে এটি ব্যবহৃত হলেও পর্যায়ক্রমে তা সাধারণ মানুষের নাগালের মধ্যে আসবে। মোবাইল ও ছোট ডিভাইসে এই প্রযুক্তি আসতে আরও কিছুটা সময় লাগতে পারে। তবে এই পরিবর্তন আমাদের শক্তি ব্যবহারের অভ্যাস ও দৈনন্দিন জীবনযাত্রাকে পুরোপুরি বদলে দেবে।