মার্কিন সংস্থা প্রতিরক্ষা খাতের জন্য চরম শীতে কাজ করা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি তৈরি শুরু করেছে

একটি মার্কিন ব্যাটারি ডেভেলপার এমন একটি মাইলফলক অতিক্রম করেছে, যেখানে অনেক এনার্জি-স্টোরেজ স্টার্টআপ কখনো পৌঁছায় না: এটি এখন একটি প্রকৃত উৎপাদন লাইন চালাচ্ছে। সাউথ ৮ টেকনোলজিস তাদের সুবিধায় একটি আধা-স্বয়ংক্রিয় ব্যাটারি সেল উৎপাদন লাইন চালু করেছে, যার ঘোষিত সক্ষমতা ৫ মেগাওয়াট-ঘণ্টা (MWh) বলে কোম্পানিটি জানিয়েছে। আলোচ্য সেলগুলো লিথিয়াম-আয়ন, তবে একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য তাদের স্পষ্ট কৌশলগত কুলক্ষেত্র দিয়েছে — এগুলো চরম শীতেও কাজ চালিয়ে যাওয়ার জন্য প্রকৌশলীভাবে তৈরি।

এই মনোযোগ কোম্পানিটিকে সরাসরি এমন একটি বাজারে নিয়ে যায়, যেখানে প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টার দামের চেয়ে কর্মক্ষমতাই বেশি গুরুত্বপূর্ণ। প্রতিরক্ষা পরিকল্পনাকারীরা বছরের পর বছর ধরে এমন ব্যাটারি খুঁজছেন যা হিমাঙ্কের অনেক নিচে তাপমাত্রা নেমে গেলেও অকার্যকর হয়ে পড়ে না, আর প্রচলিত লিথিয়াম-আয়ন সেলগুলো একগুঁয়েভাবে সহযোগিতা করতে অস্বীকার করেছে।

লিথিয়াম-আয়নের জন্য শীত কেন সবচেয়ে কঠিন পরীক্ষা

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি হলো ইলেকট্রোকেমিক্যাল যন্ত্র, এবং বেশিরভাগ রাসায়নিক বিক্রিয়ার মতোই তাপমাত্রা কমলে তাদের ভেতরের প্রক্রিয়াগুলো ধীর হয়ে যায়। আয়নগুলোকে তরল ইলেকট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে ইলেকট্রোডের মধ্যে ভৌতভাবে চলাচল করতে হয়, আর শীতে সেই যাত্রা ক্রমশ কঠিন হয়ে ওঠে।

ইলেকট্রোলাইটের বাধা

বেশিরভাগ বাণিজ্যিক লিথিয়াম-আয়ন সেল এমন তরল ইলেকট্রোলাইট ব্যবহার করে, যা নিম্ন তাপমাত্রায় ঘন হতে শুরু করে এবং একসময় জমে যেতে পারে বা অন্যভাবে আয়ন সঞ্চালনের ক্ষমতা হারাতে পারে। এমন হলে অভ্যন্তরীণ রোধ তীব্রভাবে বেড়ে যায়। ব্যাটারি নামমাত্র অর্থে চার্জ ধরে রাখতে পারে, কিন্তু সেই চার্জ কার্যকর হারে সরবরাহ করতে পারে না।

শীত আসলে কর্মক্ষমতার কী ক্ষতি করে

ব্যবহারিকভাবে, শীতে ঠান্ডা হয়ে যাওয়া ব্যাটারি তিনভাবে সংগ্রাম করে। এর ব্যবহারযোগ্য সক্ষমতা কমে যায়, কারণ সঞ্চিত সব শক্তি বের করা যায় না। এর বিদ্যুৎ উৎপাদন কমে যায়, যা এমন যেকোনো কিছুর জন্য সমস্যা যার বিদ্যুতের ঝলক প্রয়োজন — যানবাহন চালু করা, ড্রোন উড়ানো, বা উচ্চ-ক্ষমতার সেন্সর চালানো। আর চার্জিং ঝুঁকিপূর্ণ হয়ে ওঠে, কারণ ঠান্ডা সেলে জোর করে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করলে লিথিয়াম অ্যানোডের উপর প্লেট করতে পারে, সঠিকভাবে ইন্টারক্যালেট না করে, যা সময়ের সাথে ব্যাটারির ক্ষতি করে এবং সবচেয়ে খারাপ ক্ষেত্রে নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি করে।

মাঠে এই তিনটি প্রভাব একে অপরকে আরও বাড়িয়ে তোলে। একটি ইউনিট যা জলবায়ু-নিয়ন্ত্রিত ল্যাবে পরীক্ষার বেঞ্চে গ্রহণযোগ্য পারফরম্যান্স দেখায়, শূন্যের নিচে তাপমাত্রায় এক রাত কাটানোর পর প্রায় অব্যবহারযোগ্য হয়ে যেতে পারে, আর প্রতিরক্ষা সরঞ্জামের ক্ষেত্রে ঠিক এই পরিস্থিতিই টিকে থাকার প্রত্যাশা করা হয়।

নতুন উৎপাদন লাইন কী বোঝায়

এই ঘোষণার তাৎপর্য কাঁচা উৎপাদনের চেয়ে যে রূপান্তরকে চিহ্নিত করে, তার মধ্যেই বেশি নিহিত। বেঞ্চ-স্কেল সেল থেকে আধা-স্বয়ংক্রিয় লাইনে যাওয়ার অর্থ হলো কোম্পানিটি এখন উৎপাদনের অনাকর্ষণীয় বাস্তবতার সাথে মোকাবিলা করছে: প্রক্রিয়ার ধারাবাহিকতা, ইল্ড, গুণমান নিয়ন্ত্রণ, এবং সামরিক ক্রেতারা যে পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা দাবি করেন তা।

৫ মেগাওয়াট-ঘণ্টার বার্ষিক বা নামমাত্র সক্ষমতা ইলেকট্রিক-যানবাহন ও গ্রিড-স্টোরেজ শিল্পে আধিপত্যকারী বহু-গিগাওয়াট-ঘণ্টার প্ল্যান্টের তুলনায় ছোট। কিন্তু বিশেষায়িত প্রতিরক্ষা সেল কোনো পণ্যবাজার নয়। পরিমাণ কম, স্পেসিফিকেশন কঠোর, আর ক্রেতা প্রায়ই এমন একটি যন্ত্রাংশের জন্য বাড়তি দাম দিতে রাজি যা অন্য কিছু কাজ না করলেও কাজ করে। এই মাপের একটি লাইন পূর্ণাঙ্গ গিগাফ্যাক্টরির মূলধন ছাড়াই কয়েকজন প্রতিরক্ষা ক্রেতার জন্য পাইলট প্রোগ্রাম, যোগ্যতা পরীক্ষা এবং প্রাথমিক উৎপাদন চালানোর সহায়তা করতে পারে।

আধা-স্বয়ংক্রিয় বর্ণনাটিও তাৎপর্যপূর্ণ। সম্পূর্ণ ম্যানুয়াল সমাবেশ স্কেল করা কঠিন এবং ধারাবাহিক রাখা কঠিন; সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় লাইন ব্যয়বহুল ও অনমনীয়। আধা-স্বয়ংক্রিয় পদ্ধতি একটি তরুণ নির্মাতাকে কঠিন টুলিংয়ে বিনিয়োগ করার আগে তার প্রক্রিয়ার আসলে কী প্রয়োজন তা শিখতে দেয় — একটি নতুন ধরনের সেল ডিজাইন এখনো প্রমাণ করে চলা কোম্পানির জন্য এটি একটি বুদ্ধিমান অবস্থান।

শীতে সক্ষম ব্যাটারি কোথায় সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ

প্রতিরক্ষা প্রয়োগগুলো কল্পনা করা কঠিন নয়। আর্কটিক ও উপ-আর্কটিক অভিযান, উচ্চ-উচ্চতার মোতায়েন, এবং শীতকালীন প্রশিক্ষণ মহড়া সবই সরঞ্জামকে এমন তাপমাত্রার সংস্পর্শে আনে যা নিয়মিতভাবে সাধারণ লিথিয়াম-আয়ন প্যাককে পরাজিত করে।

• পদাতিক সৈনিকরা রেডিও, নাইট-ভিশন ডিভাইস, টার্গেটিং অপটিক্স এবং নেভিগেশন সরঞ্জাম বহন করেন, যা সবই ব্যাটারির উপর নির্ভরশীল। শীতকালীন ব্যর্থতার অর্থ ওজন, কারণ সৈন্যদের শেষ পর্যন্ত অতিরিক্ত ব্যাটারি বহন করতে হয়, এবং ঝুঁকি, কারণ একটি নিঃশেষিত ব্যাটারি সবচেয়ে খারাপ মুহূর্তে একটি সক্ষমতা অকার্যকর করে দিতে পারে।
• মনুষ্যবিহীন সিস্টেম উত্তর অক্ষাংশে পরিচালিত হলে বাতাসে ও মাটিতে একই সমস্যার মুখোমুখি হয়, যেখানে ঠান্ডায় জমে যাওয়া প্যাক সহনশীলতা ও উৎক্ষেপণ নির্ভরযোগ্যতা সীমিত করে।
• যানবাহন ও দূরবর্তী সেন্সর দীর্ঘ সময় ধরে স্থাপিত থাকলে হিটার দিয়ে আদর করে চালু রাখার প্রয়োজন ছাড়াই চালু হতে, সংকেত পাঠাতে এবং রিচার্জ হতে সক্ষম হতে হবে, যে হিটারগুলো নিজেরাই বিদ্যুৎ টানে।

এই প্রতিটি ব্যবহারক্ষেত্র একই বৈশিষ্ট্যগুলোকে অগ্রাধিকার দেয়: নিম্ন তাপমাত্রায় ব্যবহারযোগ্য সক্ষমতা, নির্ভরযোগ্য ডিসচার্জ কারেন্ট, এবং ক্ষতি ছাড়াই চার্জ গ্রহণের ক্ষমতা।

দেশীয় উৎপাদনের দিক

প্রযুক্তিগত কাহিনির উপরে আরেকটি কাহিনি স্তরিত আছে। ব্যাটারি উৎপাদন প্রকৌশল যতটা, ততটাই শিল্পনীতি হয়ে উঠেছে, যেখানে সরকারগুলো সেল উৎপাদন নিজ দেশের কাছাকাছি আনার এবং গুরুত্বপূর্ণ উপাদানের জন্য বিদেশি সরবরাহ শৃঙ্খলের উপর নির্ভরতা কমাতে চাপ দিচ্ছে।

প্রতিরক্ষা ক্রেতাদের জন্য একটি মার্কিন কোম্পানির দেশীয় সেল লাইন দাঁড় করানো সেই এজেন্ডার সাথে সুন্দরভাবে খাপ খায়। প্রতিরক্ষা সংগ্রহ নিজস্ব যুক্তি অনুসরণ করে, যার মধ্যে সোর্সিং, ট্রেসেবিলিটি এবং সরবরাহকারীর প্রক্রিয়া নিরীক্ষার ক্ষমতা সংক্রান্ত প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। নিশ্চিত সরবরাহকে অগ্রাধিকার দেওয়া চুক্তির জন্য প্রতিযোগিতায় একটি দেশীয় উৎপাদন লাইন — এমনকি একটি বিনয়ী লাইনও — দেখাতে পারা একটি অর্থবহ যোগ্যতা।

যা এখনো প্রমাণ করা বাকি

একটি উৎপাদন লাইনের ঘোষণা দেওয়া আর বড় পরিসরে যোগ্য হার্ডওয়্যার সরবরাহ করা এক নয়। এটি একটি টেকসই ব্যবসা হবে নাকি একটি চিত্তাকর্ষক পাইলট হবে, তা কয়েকটি প্রশ্ন নির্ধারণ করবে।

• শুধু একটি নির্দিষ্ট বেঞ্চমার্ক তাপমাত্রায় নয়, বরং শীতকালীন আবহাওয়ার সম্পূর্ণ পরিসরে সেলগুলো কেমন পারফর্ম করে?
• শীতে বারবার চার্জ ও ডিসচার্জ করলে সাইকেল-লাইফের সংখ্যা কেমন হয়?
• সামরিক যোগ্যতার দাবি করা ধারাবাহিকতা বজায় রেখে কোম্পানি কি তার প্রক্রিয়া স্কেল করতে পারবে?
• পরিমাণ বাড়লে প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টার খরচ প্রতিরক্ষা বাজেটের নাগালের মধ্যে থাকবে কি?

এর কোনোটির উত্তরই এক রাতে আসে না। ব্যাটারি যোগ্যতা প্রোগ্রাম দীর্ঘ, আর প্রতিরক্ষা ক্রেতারা স্বভাবতই রক্ষণশীল।

মূল কথা

সাউথ ৮ টেকনোলজিস একটি ধারণা প্রদর্শন থেকে সরে গিয়ে প্রতিরক্ষা প্রয়োগের লক্ষ্যে একটি আধা-স্বয়ংক্রিয় ৫ মেগাওয়াট-ঘণ্টার সেল লাইন পরিচালনা করছে, যার নির্ধারক দাবি শীতকালীন কর্মক্ষমতা। এই সমন্বয় — একটি কঠিন প্রযুক্তিগত সমস্যা, একটি সুস্পষ্ট ক্রেতা, এবং একটি দেশীয় উৎপাদন উপস্থিতি — অনেক ব্যাটারি স্টার্টআপ যতটা দাবি করতে পারে তার চেয়ে বেশি সুসংগত অবস্থান। পরবর্তী পর্যায় হবে বড় পরিসরে নির্ভরযোগ্যতা প্রমাণ করা, রসায়নের অভিনবত্ব নয়।

এই নিবন্ধটি Interesting Engineering-এর প্রতিবেদনের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।