একটি লিথিয়াম আয়নের চার্জ কি?

একটি লিথিয়াম আয়ন +1 চার্জ বহন করে এবং এই মৌলিক বৈশিষ্ট্যটিই লিথিয়াম আয়ন চার্জকে চালিত করে যা আপনার ডিভাইসগুলিকে শক্তি দেয়৷ এটিকে একটি ইতিবাচক মেরু সহ একটি চুম্বকের মতো ভাবুন—সর্বদা টানবে, কখনই নিরপেক্ষ নয়। এই একক ইতিবাচক চার্জটি আপনার মালিকানাধীন প্রতিটি লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির পিছনের ইঞ্জিন।

আপনি শিখবেন কেন এই চার্জ পারমাণবিক স্তরে বিদ্যমান এবং কীভাবে লিথিয়াম আয়ন চার্জ আপনার পকেটে থাকা 3.7v লিথিয়াম ব্যাটারির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। শেষ পর্যন্ত, আপনি স্মার্টফোন থেকে বৈদ্যুতিক গাড়ি পর্যন্ত আপনার দৈনন্দিন ডিভাইসের পিছনের সাধারণ বিজ্ঞানটি বুঝতে পারবেন।

মূল গ্রহণ

• ক লিথিয়াম আয়নের একটি +1 চার্জ রয়েছে কারণ এটি স্থিতিশীল হতে একটি ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়।

• এই +1 চার্জটি একটি ব্যাটারির ভিতরে আয়নগুলিকে ঠেলে দেয়, যা ডিভাইসগুলিকে চালিত বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে।

• এই সাধারণ চার্জটি বোঝা আপনাকে ব্যাটারিগুলি কীভাবে কাজ করে এবং কেন তারা কার্যকর তা দেখতে সহায়তা করে৷

লিথিয়াম আয়ন চার্জ: কেন +1?

লিথিয়াম পরমাণুর অ্যানাটমি

প্রতিটি পরমাণুতে তিনটি মৌলিক কণা থাকে। প্রোটনের একটি ইতিবাচক চার্জ আছে। নিউট্রন নিরপেক্ষ, তাই তাদের কোন বৈদ্যুতিক টান নেই। ইলেকট্রন একটি ঋণাত্মক চার্জ আছে. একটি ক্ষুদ্র সৌরজগতের মতো পরমাণুকে ভাবুন। কেন্দ্রে থাকে নিউক্লিয়াস। নিউক্লিয়াসে প্রোটন এবং নিউট্রন ক্লাস্টার। ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের চারপাশে খোসায় প্রদক্ষিণ করে।

লিথিয়ামের পারমাণবিক সংখ্যা 3। অর্থাৎ এর নিউক্লিয়াসে 3টি প্রোটন রয়েছে। একটি নিরপেক্ষ লিথিয়াম পরমাণুতেও 3টি ইলেকট্রন থাকে। ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক চার্জ একে অপরের ভারসাম্য বজায় রাখে। পরমাণুর কোনো সামগ্রিক চার্জ নেই। এটি বৈদ্যুতিক ভারসাম্যের অবস্থায় রয়েছে।

প্রাকৃতিকভাবে লিথিয়ামের আইসোটোপ নামে দুটি রূপ রয়েছে। লিথিয়াম -6 এ 3টি প্রোটন এবং 3টি নিউট্রন রয়েছে। লিথিয়াম -7 এর 3 টি প্রোটন রয়েছে এবং 4 নিউট্রন । লিথিয়াম -7 অনেক বেশি সাধারণ। এটা তোলে 92% এর বেশি । প্রাকৃতিক লিথিয়ামের উভয় আইসোটোপের নিরপেক্ষ অবস্থায় 3টি প্রোটন এবং 3টি ইলেকট্রন রয়েছে। প্রোটন এবং ইলেকট্রনের ভারসাম্য উভয় আকারেই একই।

একটি নিরপেক্ষ লিথিয়াম পরমাণুতে, 3টি ধনাত্মক প্রোটন থাকে। এছাড়াও 3টি নেতিবাচক ইলেকট্রন রয়েছে। পরমাণু ভারসাম্যপূর্ণ। কিন্তু এই ভারসাম্য স্থায়ী হয় না।

ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন এবং স্থিতিশীলতা

ভ্যালেন্স ইলেকট্রন হল ইলেকট্রন বাইরেরতম শেল । একটি পরমাণুর এই ইলেকট্রন রাসায়নিক বন্ধন গঠন করতে পারেন. তারা সিদ্ধান্ত নেয় কিভাবে একটি পরমাণু অন্যান্য পরমাণুর সাথে প্রতিক্রিয়া করে।

লিথিয়ামের ইলেকট্রন কনফিগারেশন 1s²2s¹ প্রথম শেল 2টি ইলেকট্রন ধারণ করে। দ্বিতীয় শেল 1 ইলেকট্রন ধারণ করে। সেই একক বাইরের ইলেকট্রন হল ভ্যালেন্স ইলেকট্রন। এই ইলেকট্রন ঢিলেঢালাভাবে নিউক্লিয়াস দ্বারা ধারণ করা হয়।

পরমাণু স্থিতিশীলতা চায়। তারা সম্পূর্ণ বাইরের শেল চায়। হিলিয়ামের এটি ইতিমধ্যেই রয়েছে। হিলিয়ামের 2টি ইলেকট্রন সহ একটি সম্পূর্ণ প্রথম শেল রয়েছে। লিথিয়াম তার এক ভ্যালেন্স ইলেকট্রন হারিয়ে একই অবস্থায় পৌঁছাতে পারে।

এই ইলেকট্রন অপসারণ শক্তি লাগে. লিথিয়ামের প্রথম আয়নিকরণ শক্তি 520 kJ/mol.

লিথিয়ামের প্রথম আয়নকরণ শক্তি হল 520 kJ/mol।

একটি ইলেকট্রন লাভের সাথে এটি তুলনা করুন। যখন লিথিয়াম একটি ইলেকট্রন লাভ করে, তখনই এটি মুক্তি পায় 59.6 kJ/ mol লিথিয়াম তার ইলেকট্রন হারাতে পছন্দ করে। ফলে স্থিতিশীলতা বাণিজ্যকে সার্থক করে তোলে।

যখন লিথিয়াম তার ভ্যালেন্স ইলেকট্রন হারায়, তখন পরমাণুর পরিবর্তন হয়। এটিতে এখন 3টি প্রোটন রয়েছে তবে মাত্র 2টি ইলেকট্রন রয়েছে। ইতিবাচক চার্জ নেতিবাচক ছাড়িয়ে যায়। ফলাফল হল +1 এর নেট চার্জ।

লিথিয়াম, কনফিগারেশন 1s²2s¹ সহ, পৌঁছানোর জন্য একটি ইলেকট্রন হারায় হিলিয়ামের noble-গ্যাস কনফিগারেশন , 1s², Li⁺ গঠন করে। Li⁺ এবং তার একই ইলেক্ট্রন কনফিগারেশন আছে।

এটি লিথিয়াম আয়ন চার্জ। পরমাণু নিরপেক্ষ লিথিয়াম থেকে লিথিয়াম আয়নে পরিবর্তিত হয়। এই আয়নটির +1 এর নেট ইতিবাচক চার্জ রয়েছে। এই সহজ সত্য ড্রাইভ ব্যাটারি রসায়ন । পরমাণু সেই ইলেকট্রন থেকে মুক্তি পেতে চায়। এটি একটি স্থিতিশীল অবস্থায় পৌঁছাতে চায়। এই ইচ্ছা আপনার ডিভাইসগুলিকে শক্তি দেয়।

কীভাবে +1 চার্জ একটি 3.7V লিথিয়াম ব্যাটারিকে শক্তি দেয়৷

ইমেজ সোর্স: পেক্সেল

একটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির তিনটি মূল অংশ থাকে। অ্যানোড হল ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড। ক্যাথোড হল ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড। ইলেক্ট্রোলাইট তাদের মধ্যে বসে এবং আয়নগুলিকে নড়াচড়া করতে দেয় । এটি লিথিয়াম আয়নকে অতিক্রম করতে দেয় কিন্তু ইলেকট্রনকে ব্লক করে। লিথিয়াম সল্ট যেমন LiPF₆ এই পথ তৈরি করতে একটি তরলে দ্রবীভূত হয়। ইলেক্ট্রোলাইটের আয়ন বহন করার ক্ষমতা প্রায় 10 mS/cm . ঘরের তাপমাত্রায় এই গতি ব্যাটারি কত দ্রুত ডিসচার্জ করতে পারে তা নির্ধারণ করে।

স্রাবের সময় অয়নের যাত্রা

আপনি যখন আপনার ডিভাইস ব্যবহার করেন, তখন ব্যাটারি ডিসচার্জ হতে শুরু করে। অ্যানোডে থাকা লিথিয়াম পরমাণু ইলেকট্রন হারায় । একে অক্সিডেশন বলে। পরমাণুগুলো Li⁺ আয়নে পরিণত হয়। +1 এর লিথিয়াম আয়ন চার্জ পুরো প্রক্রিয়াটি চালায়।

ইলেক্ট্রোলাইট এই ধনাত্মক আয়ন বহন করে অ্যানোড থেকে ক্যাথোড পর্যন্ত । ইলেকট্রন একটি ভিন্ন পথ নিতে. তারা বাইরের সার্কিটের মাধ্যমে ভ্রমণ করে। এটি আপনার ডিভাইসে শক্তি দেয়। পথের এই বিচ্ছেদ খুবই গুরুত্বপূর্ণ। সার্কিটে ইলেকট্রন প্রবাহ আপনার ফোন ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে।

বাণিজ্যিক কোষে অ্যানোড প্রায়শই তৈরি হয় গ্রাফাইট, সিলিকন বা উভয়ের মিশ্রণ । ক্যাথোড উপকরণ আরো পরিবর্তিত হয়. নির্মাতারা লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড (LCO), লিথিয়াম ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড (LMO), লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP), বা লিথিয়াম নিকেল ম্যাঙ্গানিজ কোবাল্ট অক্সাইড (NMC) ব্যবহার করে। প্রতিটি মিশ্রণ সামান্য ভিন্ন কর্মক্ষমতা দেয়.

আপনি ব্যাটারি লেবেলে যে ভোল্টেজ দেখতে পান তা এই রাসায়নিক প্রক্রিয়া থেকে আসে। একটি কোষ দেয় a 3.6V এবং 3.7V এর মধ্যে নামমাত্র ভোল্টেজ । 3.7V নম্বরটি প্রায়ই একটি বিপণন লেবেল। স্রাবের সময় প্রকৃত গড় 3.6V এর কাছাকাছি। এই ভোল্টেজ ইলেক্ট্রোড পদার্থের নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য থেকে আসে।

স্রাবের সময় ইলেক্ট্রন প্রবাহ একটি স্পষ্ট আদেশ অনুসরণ করে :

1. অ্যানোড অক্সিডেশন বিক্রিয়া বাইরের সার্কিটে ইলেকট্রন পাঠায়।

2. এই ইলেকট্রনগুলি সার্কিটের মধ্য দিয়ে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের দিকে ভ্রমণ করে।

3. ক্যাথোড হ্রাস প্রতিক্রিয়া এই ইলেকট্রন ব্যবহার করে।

4. ইলেকট্রন মুক্তির গতি আপনার ডিভাইসের মধ্য দিয়ে কতটা কারেন্ট প্রবাহিত হয় তা নির্ধারণ করে।

চার্জ করার সময় বিপরীত প্রবাহ

চার্জিং এই পুরো প্রক্রিয়াটিকে বিপরীত করে দেয়। একটি বাইরের শক্তির উৎস ইলেক্ট্রনকে অ্যানোডের দিকে ঠেলে দেয়। লিথিয়াম আয়ন তাদের সাথে যোগ দিতে ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে ফিরে যায়। এই বিপরীত প্রবাহ ব্যাটারিকে তার প্রস্তুত অবস্থায় ফিরিয়ে দেয়।

আয়নগুলি গ্রাফাইট স্তরগুলির মাধ্যমে স্লাইড করে আন্তঃসংযোগ ​এই প্রক্রিয়া গ্রাফাইট স্তরের মধ্যে লিথিয়াম আয়ন রাখে । কাঠামো ভেঙ্গে ফ্রেমওয়ার্ক অক্ষত থাকে, যা ব্যাটারিকে দীর্ঘস্থায়ী করতে সাহায্য করে। স্রাবের সময়, আয়নগুলি ডিইন্টারকেলেশনের মাধ্যমে ছেড়ে যায় এবং ক্যাথোডে ফিরে যায়।

এই চক্রটি খুব উচ্চ দক্ষতার সাথে পুনরাবৃত্তি করে। লি-আয়ন ব্যাটারি আছে কুলম্বিক দক্ষতা 99% এর বেশি । কিছু কোষ 99.1% থেকে শুরু হয় এবং 15 চক্রের পরে 99.5% এ উন্নতি করে। অন্যরা 99.5% থেকে শুরু করে এবং পৌঁছায় 30টি চক্রের 99.9% পরে এর মানে প্রায় প্রতিটি ইলেকট্রন এবং আয়ন দরকারী কাজ করে।

একটি কক্ষের জন্য ফুল-চার্জ ভোল্টেজ সাধারণত 4.2V হয়। স্রাব কাটঅফ প্রায় 3.0V। নামমাত্র 3.7V লিথিয়াম ব্যাটারি এই সীমার মধ্যে কাজ করে। আপনার মালিকানাধীন প্রতিটি 3.7V লিথিয়াম ব্যাটারি এই একই মৌলিক রসায়ন ব্যবহার করে।

+1 চার্জ এই পুরো প্রক্রিয়াটি চালায়। এটি ছাড়া, আয়নগুলি নড়বে না। ইলেকট্রন প্রবাহিত হবে না। আপনার রিচার্জেবল ব্যাটারি কাজ করবে না। এই সাধারণ ধনাত্মক চার্জ রাসায়নিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে পরিণত করে। এটি আপনার স্মার্টফোন থেকে আপনার বৈদ্যুতিক গাড়ি পর্যন্ত সব কিছুকে শক্তি দেয়।

+1 এর লিথিয়াম আয়ন চার্জ একটি একক হারিয়ে যাওয়া ইলেকট্রন দিয়ে শুরু হয়। এই ধনাত্মক চার্জ আয়নগুলিকে অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে এবং পিছনে নিয়ে যায়। আপনি প্রতিদিন এই প্রবাহের উপর নির্ভর করেন। একই রসায়ন আপনার স্মার্টফোন এবং বৈদ্যুতিক যানকে শক্তি দেয়। লি-আয়ন ব্যাটারির জন্য অনুমানিত বিশ্বব্যাপী চাহিদা পৌঁছেছে সালের মধ্যে 2,722 GWh 2030 আপনার 3.7v লিথিয়াম ব্যাটারি এই মার্জিত নীতির উপর নির্ভর করে। এই চার্জ আধুনিক বহনযোগ্য শক্তি সম্ভব করে তোলে।

FAQ

কেন একটি লিথিয়াম আয়ন একটি ধনাত্মক চার্জ বহন করে?

একটি লিথিয়াম পরমাণু একটি ইলেকট্রনকে স্থিতিশীল হতে দেয়। এর পরে, এতে 3টি প্রোটন রয়েছে তবে কেবল 2টি ইলেকট্রন রয়েছে। অতিরিক্ত প্রোটন লিথিয়াম আয়নকে তার +1 চার্জ দেয়।

একটি সম্পূর্ণ চার্জযুক্ত লিথিয়াম ব্যাটারি কোন ভোল্টেজে পৌঁছায়?

সম্পূর্ণ চার্জ করা হলে একটি সেল 4.2V হিট করে। স্বাভাবিক রেটিং হল 3.7V। আপনার 3.7v লিথিয়াম ব্যাটারি দৈনিক ব্যবহারে 3.0V এবং 4.2V এর মধ্যে কাজ করে।

আপনি একটি লিথিয়াম ব্যাটারি কতবার রিচার্জ করতে পারেন?

বেশিরভাগ লি-আয়ন ব্যাটারি লক্ষণীয় ক্ষমতা হারানোর আগে 300 থেকে 500 পূর্ণ চার্জ পরিচালনা করতে পারে। একটি পূর্ণ চক্র মানে একটি চার্জ এবং একটি স্রাব। আপনার রিচার্জেবল ব্যাটারি প্রতিটি চক্রের সাথে ধীরে ধীরে শেষ হয়ে যায়।