काठमाडौं ।
पछिल्ला केही वर्षमा धेरै स्मार्टफोनमा सिलिकन–कार्बन ब्याट्री प्रयोग हुन थालेको छ। विशेषगरी अनर, ओप्पो र शाओमीजस्ता चिनियाँ कम्पनीहरूले यो प्रविधि अपनाएपछि यसको प्रयोग बढेको हो। अहिले सामसुङले पनि ग्यालेक्सी जेड फोल्ड ८ र जेड फोल्ड ८ अल्ट्रामा सिलिकन–कार्बन प्रविधि प्रयोग गरेको छ।
सिलिकन–कार्बन ब्याट्रीले परम्परागत लिथियम–आयन ब्याट्रीभन्दा धेरै ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छ। यही कारण केही स्मार्टफोनले दुई दिनसम्म ब्याट्री टिक्ने दावी गरिरहेका छन्।
एसियाली बजारमा यो प्रविधि सामान्य बन्दै गएसँगै पश्चिमी देशका स्मार्टफोनमा पनि यसको प्रयोग बढ्ने अपेक्षा गरिएको छ। तर यसले ब्याट्री धेरै टिकाए पनि फोनको ब्याट्रीको कुल आयु भने घट्न सक्ने सम्भावना रहेको विज्ञहरू बताउँछन्।
ब्याट्रीले कसरी काम गर्छ?
ब्याट्रीमा मुख्य रूपमा तीन भाग हुन्छन्– एनोड, क्याथोड र ती दुईबीच रहेको इलेक्ट्रोलाइट। ब्याट्री पूरा चार्ज हुँदा सबै इलेक्ट्रोन एनोडमा हुन्छन्। प्रयोगका क्रममा ती बिस्तारै क्याथोडतर्फ जान्छन् र त्यस क्रममा ऊर्जा उत्पादन हुन्छ। बारम्बार चार्ज र प्रयोग गर्दा इलेक्ट्रोलाइटमा आवश्यक पदार्थ कम हुँदै जान्छ र समयसँगै ब्याट्रीको क्षमता घट्न थाल्छ।
लिथियम–आयन ब्याट्री
अहिले धेरैजसो स्मार्टफोन, ल्यापटप, ट्याब्लेट र विद्युतीय सवारीमा लिथियम–आयन ब्याट्री प्रयोग हुन्छ। यी ब्याट्री हलुका, धेरै ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्ने र धेरै पटक चार्ज गर्न मिल्ने भएकाले लोकप्रिय भएका हुन्। सामान्यतया यस्ता ब्याट्रीमा ग्रेफाइटको एनोड, लिथियम–आधारित क्याथोड र इथिलिन कार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग हुन्छ।
ब्याट्री रसायनशास्त्रकी विज्ञ तथा एम्प्लिसी कम्पनीकी प्रमुख कार्यकारी अधिकृत डा. रुथ सेयर्सका अनुसार पछिल्ला दुई दशकमा वैज्ञानिकहरूले क्याथोड र इलेक्ट्रोलाइटमा धेरै सुधार गरिसकेका छन्।
तर ग्रेफाइट एनोड भने धेरै वर्षदेखि उस्तै छ। उनका अनुसार अहिले ब्याट्रीको क्षमता बढाउन सबैभन्दा ठूलो चुनौती यही ग्रेफाइट हो, जसको विकल्पका रूपमा सिलिकनलाई हेरिएको छ।
सिलिकन–कार्बन ब्याट्री
सिलिकन–कार्बन ब्याट्री भन्ने नाम भए पनि यसमा क्याथोडका रूपमा अझै लिथियम–आधारित पदार्थ नै प्रयोग हुन्छ। एनोड पनि पूर्ण रूपमा सिलिकनबाट बनेको हुँदैन। अहिलेको प्रविधिअनुसार ग्रेफाइटसँग थोरै मात्रामा सिलिकन मिसाएर प्रयोग गरिन्छ।
सामसङसहित अन्य कम्पनीहरूले यही तरिका अपनाएका छन्। सामसङले पनि ग्यालेक्सी जेड फोल्ड ८ शृङ्खलामा ब्याट्रीको प्रकार “लिथियम–आयन” नै उल्लेख गरेको छ। कम्पनीका अनुसार ऊर्जा घनत्व बढाउन सिलिकन–कार्बन सामग्री थपिएको हो।
फिनल्यान्डको सेनायोकी युनिभर्सिटी अफ एप्लाइड साइन्सेसका अनुसन्धान प्रमुख डा. जुहो हेइस्काका अनुसार ब्याट्रीमा सिलिकन प्रयोग नयाँ कुरा होइन।
इन टेस्लाले पनि धेरै वर्षदेखि आफ्ना केही ब्याट्रीमा ३ देखि ५ प्रतिशतसम्म सिलिकन प्रयोग गर्दै आएको छ। अहिले भने उत्पादन प्रविधिमा सुधार भएकाले सिलिकनको मात्रा अझ बढाउन सम्भव भएको हो।
उनका अनुसार अहिले धेरै कम्पनीले विद्यमान उत्पादन प्रक्रियामा सजिलै मिसाउन सकिने सिलिकन–कार्बन सामग्री विकास गरिरहेका छन्। तर यस्ता ब्याट्री उत्पादन गर्न अझै पनि महँगो पर्ने भएकाले सुरुमा स्मार्टफोनमा यसको प्रयोग बढी देखिएको हो।
सामसङले भने सावधानीपूर्वक यो प्रविधि अपनाएको छ। कम्पनीले केही चिनियाँ ब्रान्डले जस्तै अत्यन्त ठूलो क्षमताको ब्याट्री प्रयोग नगरी थोरै सिलिकन प्रयोग गरेर ब्याट्रीलाई सानो बनाएको छ।
तर युरोपेली नियामक निकायमा बुझाएको विवरणअनुसार यी ब्याट्री करिब १,२०० चार्ज चक्रसम्म मात्र टिक्ने अपेक्षा गरिएको छ, जबकि अघिल्लो पुस्ताको ब्याट्रीका लागि २,००० चार्ज चक्रको दाबी गरिएको थियो।
सिलिकन–कार्बन ब्याट्रीका फाइदा
डा. सेयर्सका अनुसार ग्रेफाइटले प्रति ग्राम करिब ३३० मिलिएम्पियर–आवर ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छ भने सिलिकनको क्षमता त्यसको करिब १० गुणा बढी हुन्छ।
सिलिकनमा हुने रासायनिक प्रक्रियाले धेरै लिथियम भण्डारण गर्न सक्ने भएकाले सानो आकारमै धेरै क्षमताको ब्याट्री बनाउन सकिन्छ। यही कारण अहिलेका स्मार्टफोनमा फोन धेरै बाक्लो नबनाई ठूलो क्षमताको ब्याट्री राख्न सम्भव भएको हो।
उदाहरणका लागि, वनप्लस १५ मा ७,३०० एमएएच क्षमताको ब्याट्री छ, जसले परीक्षणमा करिब ३८.५ घण्टासम्म काम गरेको थियो।
सिलिकन–कार्बन ब्याट्री छिटो चार्ज हुने अर्को प्रमुख फाइदा हो। डा. हेइस्काका अनुसार ग्रेफाइटमा लिथियम आयन प्रवेश गर्न समय लाग्छ, तर सिलिकनले लिथियम छिटो ग्रहण गर्ने भएकाले फास्ट चार्जिङ सहज हुन्छ।
यसका साथै सिलिकन सस्तो, प्रशस्त उपलब्ध र सहज रूपमा प्राप्त हुने भएकाले कच्चा पदार्थको आपूर्तिसम्बन्धी जोखिम पनि कम हुन्छ।
कमजोरी
नयाँ प्रविधि भएकाले सिलिकन–कार्बन ब्याट्रीका केही कमजोरी पनि छन्।
डा. हेइस्काका अनुसार यसले केही राम्रो क्षमता र छिटो चार्जिङ त दिन्छ, तर यसको चार्ज चक्र लिथियम–आयन ब्याट्रीभन्दा कम हुन सक्छ।
ब्याट्री चार्ज हुँदा प्रयोग भएका पदार्थहरू फुल्ने गर्छन्। ग्रेफाइट करिब १० प्रतिशतसम्म मात्र फैलिन्छ भने सिलिकन करिब ४०० प्रतिशतसम्म फैलिन सक्छ। यही कारण पूर्ण रूपमा सिलिकनबाट बनेको ब्याट्री अहिले व्यावहारिक मानिएको छैन।
डा. सेयर्सका अनुसार अहिलेको मुख्य चुनौती क्षमता र आयुबीच सन्तुलन मिलाउनु हो। सही अनुपातमा सिलिकन र ग्रेफाइट मिसाउन सकिए ब्याट्रीको क्षमता पनि बढ्ने र आयु पनि स्वीकार्य स्तरमा राख्न सकिनेछ।
डा. हेइस्काका अनुसार सिलिकन–कार्बन ब्याट्री अझ राम्रो बनाउन नयाँ उत्पादन प्रक्रिया र फ्लुरोफस्फेटजस्ता अतिरिक्त पदार्थ प्रयोग गर्ने विषयमा पनि अनुसन्धान भइरहेको छ।
स्मार्टफोनमा भने यो प्रविधि उपयुक्त मानिएको छ, किनभने धेरै प्रयोगकर्ताले केही वर्षमै नयाँ फोन किन्ने गर्छन्। साथै ब्याट्री दुई दिनसम्म टिक्ने भए चार्ज गर्ने बानी पनि कम हुने भएकाले ब्याट्रीको आयुमा पर्ने असर केही हदसम्म कम हुन सक्छ।
प्रकाशित: १८ श्रावण २०८३, सोमबार
