একটি ব্যাটারির সবচেয়ে ব্যয়বহুল উপাদান হল ক্যাথোড, যা ইউনিটের খরচের প্রায় এক তৃতীয়াংশের জন্য দায়ী।
অত্যন্ত জটিল ব্যাটারির জন্য সারা বিশ্ব থেকে খনিজ খনন করা প্রয়োজন, যা পরিবেশের ক্ষতি করে
ইভি আক্রমণ পুরোদমে চলছে, কিন্তু ব্যাটারির জন্য প্রয়োজনীয় বিপুল পরিমাণ কোবাল্ট, ম্যাঙ্গানিজ এবং লিথিয়াম সরবরাহ করার প্রভাবগুলি কি গণ পরিবর্তনকে পরিবেশগত এবং নৈতিক লক্ষ্যে পরিণত করার হুমকি দেয়?
ওয়ারউইক ম্যানুফ্যাকচারিং গ্রুপের অ্যাডভান্স প্রপালশন সিস্টেম বিশেষজ্ঞ ডেভিড গ্রিনউড ব্যাখ্যা করেছেন, লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি অত্যন্ত জটিল জিনিস: “একটি ইভি ব্যাটারি হল উপকরণের মিশ্রণ; কিছু প্রথাগত প্রকৌশল উপকরণ, যেমন ইস্পাত এবং অ্যালুমিনিয়াম, এবং অন্যগুলি সক্রিয় উপকরণ, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উপাদান।
একটি অ্যানোড (নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড) সাধারণত সিলিকনের মতো সংযোজন সহ গ্রাফাইট থেকে তৈরি করা হয়। গ্রাফাইট প্রাকৃতিক (খনন করা এবং পরিমার্জিত) বা সিন্থেটিক হতে পারে।
একটি ব্যাটারির সবচেয়ে ব্যয়বহুল উপাদান হল ক্যাথোড (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড), যা সমগ্র ব্যাটারির খরচের প্রায় এক তৃতীয়াংশের জন্য দায়ী।
“ব্যবহৃত উপকরণগুলি পরিবর্তিত হয়: কিছু দূর-দূরত্বের যানবাহনের জন্য ভাল, অন্যগুলি সস্তা, স্বল্প-দূরত্বের যানবাহনের জন্য ভাল এবং তারপরে এর মধ্যে কিছু আছে,” গ্রিনউড বলেছেন।
“প্রধান রাসায়নিকগুলি হল নিকেল-কোবাল্ট-অ্যালুমিনিয়াম [NCA] এবং নিকেল-কোবাল্ট-ম্যাঙ্গানিজ [NMC],
“নিকেল সরবরাহের বড় সমস্যা নয়: এটি ইতিমধ্যেই প্রকৌশল শিল্পের জন্য প্রচুর পরিমাণে উত্পাদিত হয়েছে এবং স্টেইনলেস স্টীল এবং অন্যান্য অনেক কিছুতে ব্যবহৃত হয়েছে। কোবাল্ট হল সমস্যা শিশু। এর বেশিরভাগই আসে কঙ্গো গণতান্ত্রিক প্রজাতন্ত্র থেকে।” [DRC], প্রায় 70% বড় কর্পোরেট মাইনিং কোম্পানিগুলি থেকে আসে যেগুলি বিশ্বব্যাপী মান অনুযায়ী কাজ করে, কিন্তু প্রায় 30% আসে ছোট, অনানুষ্ঠানিক খনিগুলি থেকে যা ভালভাবে নিয়ন্ত্রিত নয় এবং মানবিক উদ্বেগ রয়েছে৷
যদিও কোবাল্টের পরিমাণ কমানো হচ্ছে। একটি NMC ব্যাটারিতে একবার ছয় অংশ নিকেল, দুই অংশ কোবাল্ট এবং দুই অংশ ম্যাঙ্গানিজ (622 নামে পরিচিত একটি সূত্র) থাকতে পারে। আজ, অত্যাধুনিক ব্যাটারিগুলি কোবাল্ট এবং ম্যাঙ্গানিজের পরিমাণকে অর্ধেক করে নয়টি অংশ নিকেল, অর্ধেক কোবাল্ট এবং অর্ধেক ম্যাঙ্গানিজ (811 বা 955 নামে পরিচিত) করে।
কোবাল্ট-ধারণকারী ব্যাটারিগুলি সাধারণত দীর্ঘ-পাল্লার বা উচ্চ-পারফরম্যান্সের যানবাহনে ব্যবহৃত হয় এবং সম্প্রতি পর্যন্ত, কম-এন্ড এবং মধ্য-পরিসরের যানবাহনে ব্যবহৃত হয়। এখন একটি দ্বিতীয় বিভাগ আবির্ভূত হয়েছে, লিথিয়াম আয়রন ফসফেট (LFP) ব্যাটারি। এটি এনএমসি থেকে কম ক্ষমতাসম্পন্ন এবং কম দক্ষ কিন্তু এতে কোনো নিকেল বা কোবাল্ট নেই। একটি LMFP ব্যাটারি তৈরি করতে, ম্যাঙ্গানিজ দিয়ে ‘ডোপিং’ করলে কর্মক্ষমতা উন্নত হয়।
ভবিষ্যতে দুটি ক্যাটাগরির ব্যাটারি থাকবে। প্রথমটিতে উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের NMC ব্যাটারির দ্বারা দীর্ঘ-পাল্লার এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন যানবাহনের আধিপত্য থাকবে এবং দ্বিতীয়টি মধ্য-পরিসরের যানবাহনের জন্য কম খরচের, সাশ্রয়ী মূল্যের LMFP ব্যাটারির দ্বারা।
দীর্ঘ মেয়াদে, গ্রীনউড বলেছেন, “এলএফপি একটি সোডিয়াম আয়ন ব্যাটারি দিয়ে প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে। উচ্চ পর্যায়ে এবং অন্তত নিশ্চিত প্রযুক্তিটি কঠিন অবস্থায় রয়েছে। এটি খুব আশাব্যঞ্জক কিন্তু এখনও উৎপাদনের জন্য প্রস্তুত নয়। আমরা কমপক্ষে পাঁচজন বা সলিড-স্টেট ব্যাটারি দেখা থেকে আট বছর দূরে।”
বর্তমান প্রযুক্তি নির্ভর করে এমন খনিজগুলির মধ্যে সবচেয়ে বিতর্কিত দুটি হল অত্যন্ত প্রচুর পরিমাণে লিথিয়াম এবং খুব বিরল কোবাল্ট।
ক্যাসপার রলস, বেঞ্চমার্ক মিনারেল ইন্টেলিজেন্সের ডেটা প্রধান, ব্যাখ্যা করেছেন যে লিথিয়াম দুটি উপায়ে খনন করা হয়।
“প্রথমটি সাধারণ হার্ড-রক খনন। আকরিকটি 5.5-6% ঘনত্বে হ্রাস করা হয় এবং তারপরে সাধারণত রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণের জন্য চীনে পাঠানো হয়। আকরিক স্ফটিক উপাদান স্পোডিউমিন দেয়, যাতে লিথিয়াম থাকে।
দ্বিতীয়টি হল উচ্চ উচ্চতার লবণ হ্রদ থেকে নিষ্কাশন যার নাম সালার। “লিথিয়াম সময়ের সাথে সাথে আশেপাশের ভূতত্ত্ব থেকে লিচ করা হয় এবং মাটিতে সমৃদ্ধ হয়,” রলস ব্যাখ্যা করেন। লিথিয়াম-সমৃদ্ধ ব্রাইন প্রাকৃতিকভাবে ভূগর্ভস্থ হ্রদে সংগ্রহ করে এবং তারপর বিশাল বাষ্পীভবন অববাহিকায় পৃষ্ঠে পাম্প করা হয়। একবার ব্রিন যথেষ্ট ঘনীভূত হয়ে গেলে এবং কয়েক বছরের মধ্যে, এটি লিথিয়াম নিষ্কাশনের জন্য পরিশোধিত হয়।
স্যালারের পরিবেশগত প্রভাব বিতর্কিত, এবং উদ্বেগ রয়েছে যে ভূগর্ভ থেকে আহরিত ব্রিন ভূপৃষ্ঠ থেকে বৃষ্টির জল দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, যা খরা সৃষ্টি করে এবং বন্যজীবনকে প্রভাবিত করে।
উন্নয়নের একটি নতুন প্রক্রিয়া ভবিষ্যতে সেই পরিস্থিতিকে উপশম করতে পারে তবে বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর হওয়ার থেকে এখনও কিছু উপায়। “এটিকে সরাসরি লিথিয়াম নিষ্কাশন বলা হয় [DLE]রালস ব্যাখ্যা করেন। “লিথিয়াম রিয়েল টাইমে ব্রাইন থেকে নিষ্কাশিত হয়, তারপরে ব্রিনটিকে আবার পাম্প করা হয় জলাধারে।
EVs ব্যাপকভাবে লিথিয়াম এবং কোবাল্টের মতো খনিজগুলির জন্য বিশ্বব্যাপী চাহিদা বাড়িয়ে তুলবে, রলস বলেছেন: “সাপ্লাই চেইন বাড়ছে কিন্তু শক্তির পরিবর্তনের জন্য তাদের যেখানে থাকা দরকার তার কাছাকাছি কোথাও নেই।” আশা করা হচ্ছে এই দশকের শেষ নাগাদ কিছু খনিজ পদার্থের ক্ষেত্রে সাপ্লাই চেইন কয়েক লাখ টন থেকে মিলিয়ন টনে প্রসারিত হবে।
যাইহোক, খনি এবং খনিজ উত্পাদন নতুন নয়। এটা থেকে অনেক দূরে, যেমন Rawls ব্যাখ্যা করেছেন: “যেকোনো ধরনের খনির সাথে যুক্ত ঝুঁকি আছে, তা হোক তা ভূমি দূষণ, নির্গমন বা ভূমি পুনরুদ্ধার। এই সমস্ত জিনিস লিথিয়াম, ইস্পাত, অ্যালুমিনিয়াম, তামা, কোবাল্টের জন্য সত্য। … যেকোন কিছু খনন করা ভূমি থেকে যা আইসিই যানবাহন এবং ইভিতে যায়।
বিশ্বের অর্ধেকেরও বেশি লিথিয়াম অস্ট্রেলিয়ায় খনন করা হয়, যেখানে খনন কঠোর পরিবেশগত নিয়মের অধীন।
ইতিমধ্যে, বিশ্বের কোবাল্টের প্রায় 60% আসে DRC থেকে, যেখানে এর খনি বিতর্কিত হয়ে উঠেছে। “ডিআরসিতে চ্যালেঞ্জ হল যে উৎপাদনের অর্ধেকেরও বেশি শিল্প খনি থেকে যা বিপুল পরিমাণে তামা এবং কোবাল্ট উত্পাদন করে,” রলস বলেছেন। এর পরে রয়েছে শিল্প খনিগুলির একটি ছোট গ্রুপ এবং তৃতীয় ছোট কারিগর খনি (ASM)। “কিছু এএসএম অবৈধভাবে খনন করছে, কারণ তাদের কাছে উপাদান উত্তোলনের অনুমতি নেই। শিশুশ্রমের ঘটনাও ঘটেছে। নীতিগতভাবে, হাত দিয়ে ছোট আকারে খনন করাতে দোষের কিছু নেই, এবং হাজার হাজার মানুষের জীবিকা এটির উপর নির্ভর করে; শুধু নিরাপদে করা এবং নির্দিষ্ট মান পূরণ করা প্রয়োজন।
কঙ্গোর সরকার ASM-এর অনুশীলনগুলি নিয়ন্ত্রণ করার জন্য পদক্ষেপ নিয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, দেশের বৃহত্তম খনির সংস্থা Gecamines দ্বারা 2019 সালে এন্টারপ্রাইজ জেনারেল ডু কোবাল্ট তৈরি করা বাধ্যতামূলক৷
গাড়ি কোম্পানিগুলি তাদের ব্যাটারিতে ব্যবহৃত কাঁচামালের সন্ধানযোগ্যতা নিশ্চিত করার জন্য তাদের নিজস্ব পদক্ষেপ নিয়েছে। যেমন গ্রিনউড ব্যাখ্যা করেছেন, “গাড়ি শিল্প সরবরাহ চেইন পরিচালনা করার জন্য যথাসাধ্য চেষ্টা করছে, [because] শেষ জিনিসটি তিনি চান অন্য ডিজেলগেট”।
মার্সিডিজ-বেঞ্জ কোবাল্টের জন্য তার সাপ্লাই চেইন অডিট করার জন্য আরসিএস গ্লোবাল নিয়োগ করে; BMW DRC-সমর্থিত দায়িত্বশীল কোবাল্ট উদ্যোগের বোর্ডে রয়েছে; ভক্সওয়াগেন দায়িত্বশীল খনিজ উদ্যোগের অংশ হিসাবে কোবাল্টের জন্য একটি সার্টিফিকেশন সিস্টেমে কাজ করছে; ভলভো কোবাল্ট সহ উপকরণগুলির সন্ধানযোগ্যতা নিশ্চিত করতে 2019 সালে একটি ভাগ করা ডেটা নেটওয়ার্ক প্রতিষ্ঠা করেছিল; এবং এই জানুয়ারিতে, গ্লোবাল ব্যাটারি অ্যালায়েন্স ব্যাটারি পাসপোর্ট স্কিমের জন্য একটি প্রুফ-অফ-কনসেপ্ট পাইলট চালু করেছে যাতে নিশ্চিত করা যায় যে প্রতিটি ব্যাটারি মানবাধিকার, শিশু শ্রম এবং নির্গমনের মান পূরণ করে।
শেষ পর্যন্ত, এই সমস্যাগুলি নতুন, স্বল্প-পরিবেশগত-প্রভাব প্রযুক্তির দ্বারা উন্নত করা যেতে পারে যা সম্পূর্ণরূপে লিথিয়ামের ব্যবহার এড়ায়। একটি উদাহরণ হল সোডিয়াম আয়ন ব্যাটারি যা গ্রিনউড আগে উল্লেখ করেছে।
“সোডিয়াম অত্যন্ত প্রচুর এবং সমুদ্রের লবণ এবং অন্যান্য অনেক উত্স থেকে নেওয়া যেতে পারে,” তিনি বলেছেন। “এটি LFP-এর তুলনায় কম খরচের, কম পরিপক্ক প্রযুক্তি, কিন্তু এটি সেখানে পৌঁছেছে। শক্তির ঘনত্ব উন্নত করা দরকার, যা এখন প্রায় 160Wg/kg থেকে 180-200Wh/kg বা তার বেশি। এটি একটি স্থিতিশীল অ্যাপ্লিকেশন যা আগে প্রদর্শিত হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে U.S., তারপর নিচ থেকে গাড়ির বাজারের উপরে কাজ করবে।
যা স্পষ্ট বলে মনে হচ্ছে তা হল ব্যাটারি শিল্প উত্পাদন এবং প্রযুক্তির কর্মক্ষমতা উভয় ক্ষেত্রেই দ্রুত বিকশিত হচ্ছে।
“আমরা এমন একটি বিজ্ঞান ব্যবহার করছি না যা সবেমাত্র আবিষ্কৃত হয়েছে,” গ্রিনউড উপসংহারে এসেছিলেন। “সেরা ব্যাটারি রসায়ন শুধুমাত্র চার বা পাঁচ বছরের জন্য সেরা, তারপর কিছু আসে এবং এটি প্রতিস্থাপন করে।”
ব্যাটারি রিসাইক্লিং আপ স্কেলিং
লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি রিসাইক্লিং ইতিমধ্যেই প্রতিষ্ঠিত হয়েছে, এবং এটি এমন কিছু যা সমস্ত প্রধান গাড়ি নির্মাতারা শিল্প সংস্থাগুলি এবং WMG-এর মতো শিক্ষা প্রতিষ্ঠানগুলির সাথে করছে৷
ইউরোপীয় ইউনিয়নে, ব্যাটারি নির্দেশিকা ইতিমধ্যেই প্রয়োজন যে কমপক্ষে 50% ব্যাটারি তাদের জীবনের শেষের দিকে পুনর্ব্যবহৃত করা হবে, তবে গ্রিনউডের মতে এই চিত্রটি উন্নত করা হচ্ছে, কারণ কঠোর প্রবিধানের পথে রয়েছে।
“গবেষণা চলছে” [the] তার উপর WMG, এবং আমরা কিছু পেটেন্ট দাখিল করেছি,” তিনি বলেছেন। “আমরা আশা করছি দশকের শেষ নাগাদ পুনর্ব্যবহারযোগ্য হার 50% থেকে 80-95% বৃদ্ধি পাবে।”
ভবিষ্যতের প্রবিধানগুলি লিথিয়ামের মতো নির্দিষ্ট উপকরণগুলির ন্যূনতম পুনর্ব্যবহারযোগ্য পরিমাণ নির্ধারণ করতে পারে, সেইসাথে নতুন ব্যাটারিতে ন্যূনতম পরিমাণে পুনর্ব্যবহৃত উপকরণ ব্যবহার বাধ্যতামূলক করে।
পুনর্ব্যবহার প্রক্রিয়ায় একটি চুল্লি জড়িত যা পাইরোমেটালার্জি নামক প্রক্রিয়ায় কোবাল্টের মতো ধাতু অপসারণ করে। অ্যানোডগুলি পুনর্ব্যবহার করার জন্য জল দ্রাবক হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যখন ক্যাথোড উপাদানের জন্য ব্যবহৃত বিষাক্ত দ্রাবক, এন-মিথাইল-2-পাইরোলিডিন (এনএমপি), একটি বন্ধ লুপে আটকে থাকে এবং পুনরায় ব্যবহার করা হয়।
সবচেয়ে বড় সমস্যা হল পুনর্ব্যবহার করার ইচ্ছাশক্তি নয়, কিন্তু কাঁচামালের অভাব। এমনকি প্রথম-প্রজন্মের নিসান লিফ ব্যাটারিগুলি যথেষ্ট শক্তিশালী বলে প্রমাণিত হয়েছে যে বেশিরভাগ দ্বিতীয়-জীবন স্থির অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে চলে যায়।