Solid state ionics
সলিড-স্টেট আয়নিক্স হল আয়নিক-বৈদ্যুতিন মিশ্র পরিবাহী এবং সম্পূর্ণ আয়নিক পরিবাহী (কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য) এবং তাদের ব্যবহারের অধ্যয়ন। এই বিভাগে আসা কিছু উপকরণের মধ্যে রয়েছে অজৈব স্ফটিক এবং পলিক্রিস্টালাইন কঠিন পদার্থ, সিরামিক, চশমা, পলিমার এবং কম্পোজিট। কঠিন-অবস্থা আয়নিক যন্ত্র, যেমন কঠিন অক্সাইড জ্বালানী কোষ, তরল তড়িৎবিশ্লেষ্য সহ তুলনীয় যন্ত্রের তুলনায় অনেক বেশি নির্ভরযোগ্য এবং দীর্ঘস্থায়ী হতে পারে, বিশেষ করে কঠোর পরিস্থিতিতে। 1834 সালে কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য Ag2S এবং PbF2-এর উপর মাইকেল ফ্যারাডের কাজ দিয়ে কঠিন-অবস্থা আয়নিক ক্ষেত্রটি প্রথম ইউরোপে বিকশিত হয়েছিল। পরে ওয়ালথার নের্নস্ট মৌলিক অবদান রাখেন, যিনি নের্নস্ট সমীকরণটি বের করেন এবং হেটেরোভালেন্টলি ডোপড জিরকোনিয়ায় আয়নিক পরিবহন সনাক্ত করেন, যা তিনি তাঁর নের্নস্ট ল্যাম্পে প্রয়োগ করেন। আরেকটি বড় পদক্ষেপ ছিল 1914 সালে সিলভার আয়োডাইডের বৈশিষ্ট্যায়ন। 1930 সালের দিকে, ইয়াকভ ফ্রেঙ্কেল, ওয়াল্টার স্কটকি এবং কার্ল ওয়াগনার দ্বারা বিন্দু-ত্রুটির ধারণাটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল, যার মধ্যে স্কটকি এবং ওয়াগনার দ্বারা বিন্দু-ত্রুটি তাপগতিবিদ্যার বিকাশ অন্তর্ভুক্ত ছিল; এটি আয়নিক স্ফটিক, আয়ন-পরিবাহী চশমা, পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট এবং ন্যানোকম্পোজিটে আয়নিক এবং বৈদ্যুতিন পরিবহনকে ব্যাখ্যা করতে সহায়তা করেছিল। বিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে এবং একবিংশ শতাব্দীর গোড়ার দিকে, সলিড-স্টেট আয়নগুলি নতুন কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্যগুলির সংশ্লেষণ এবং বৈশিষ্ট্যকরণ এবং সলিড স্টেট ব্যাটারি সিস্টেম, জ্বালানী কোষ এবং সেন্সরগুলিতে তাদের প্রয়োগের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। সলিড স্টেট আয়নিক্স শব্দটি 1967 সালে তাকেহিকো তাকাহাশি দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল, কিন্তু সলিড স্টেট আয়নিক্স জার্নালের উত্থানের সাথে সাথে 1980-এর দশক পর্যন্ত ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়নি। এই বিষয়ে প্রথম আন্তর্জাতিক সম্মেলন 1972 সালে ইতালির বেলজিরেটে "ফাস্ট আয়ন ট্রান্সপোর্ট ইন সলিড, সলিড স্টেট ব্যাটারিজ অ্যান্ড ডিভাইসস" নামে অনুষ্ঠিত হয়। ইতিহাসের ভিত্তি 1830-এর দশকের গোড়ার দিকে মাইকেল ফ্যারাডে তরল এবং কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্যগুলিতে আয়নগুলির গতি আবিষ্কার করে তড়িৎরাসায়ন এবং কঠিন-অবস্থা আয়নবিদ্যার ভিত্তি স্থাপন করেছিলেন। এর আগে, 1800 সালের দিকে, আলেসান্দ্রো ভোল্টা তার ভোল্টাইক স্তূপে একটি তরল তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবহার করেছিলেন, যা ছিল প্রথম তড়িৎরাসাযনিক ব্যাটারি, কিন্তু এই প্রক্রিয়ায় আয়ন জড়িত রয়েছে তা উপলব্ধি করতে ব্যর্থ হন। এদিকে, বৈদ্যুতিক প্রবাহ দ্বারা দ্রবণের পচন নিয়ে তাঁর কাজে, ফ্যারাডে কেবল আয়ন, ক্যাটায়ন, অ্যানায়ন, বিদ্যুদ্বাহক, অ্যানোড, ক্যাথোড, তড়িৎবিশ্লেষ্য এবং তড়িৎবিশ্লেষণের ধারণাগুলিই ব্যবহার করেননি, এমনকি তাদের জন্য বর্তমান সময়ের পদগুলিও ব্যবহার করেছেন। ফ্যারাডে একটি তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্যে বৈদ্যুতিক প্রবাহকে আয়নগুলির গতির সাথে যুক্ত করেছিলেন এবং আবিষ্কার করেছিলেন যে আয়নগুলি তড়িৎবিশ্লেষণে উপাদানগুলিতে রূপান্তরিত হওয়ার সময় একটি বিদ্যুদ্বাহকের সাথে তাদের চার্জ বিনিময় করতে পারে। তিনি তড়িৎ বিশ্লেষণের দুটি সূত্র দ্বারা সেই প্রক্রিয়াগুলিকে পরিমাপ করেছিলেন। প্রথম সূত্র (1832) বলেছিল যে, তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত চার্জের পরিমাণের সাথে তড়িৎমণ্ডলে একটি পণ্যের ভর, δm, রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। দ্বিতীয় সূত্র (1833) δm এবং "তড়িৎরাসায়ন সমতুল্য"-এর মধ্যে আনুপাতিকতা প্রতিষ্ঠা করে এবং ফ্যারাডে ধ্রুবক F-কে F = (δq/δm) (M/z) হিসাবে সংজ্ঞায়িত করে, যেখানে M হল মোলার ভর এবং z হল আয়নটির আধান। 1834 সালে, ফ্যারাডে উত্তপ্ত কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য Ag2S এবং PbF2-এ আয়নিক পরিবাহিতা আবিষ্কার করেন। PbF2-এ, উত্তাপের উপর পরিবাহিতা বৃদ্ধি হঠাৎ ছিল না, তবে একশো ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে ছড়িয়ে পড়ে। এই ধরনের আচরণ, যাকে ফ্যারাডে ট্রানজিশন বলা হয়, ক্যাটায়ন কন্ডাক্টর Na2S এবং Li4SiO4 এবং অ্যানায়ন কন্ডাক্টর PbF2, CaF2, SrF2, SrCl2 এবং LaF3-এ দেখা যায়। পরে 1891 সালে, জোহান উইলহেম হিটর্ফ তড়িৎরাসাযনিক কোষে আয়ন পরিবহন সংখ্যা সম্পর্কে রিপোর্ট করেছিলেন এবং 20 শতকের গোড়ার দিকে এই সংখ্যাগুলি কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্যের জন্য নির্ধারণ করা হয়েছিল। প্রথম তত্ত্ব এবং প্রয়োগগুলি ভোল্টাইক পাইল ড্যানিয়েল কোষ, জ্বালানী কোষ এবং সীসা অ্যাসিড ব্যাটারির মতো উন্নত ব্যাটারির একটি সিরিজকে উদ্দীপিত করেছিল। 1800-এর দশকের শেষের দিকে উইলহেলম অস্টওয়াল্ড এবং ওয়ালথার নের্নস্টের তত্ত্বগুলি থেকে তাদের ক্রিয়াকলাপ ব্যাপকভাবে বোঝা যায়। 1894 সালে অস্টওয়াল্ড একটি জ্বালানী কোষে শক্তি রূপান্তর ব্যাখ্যা করেছিলেন এবং জোর দিয়েছিলেন যে এর দক্ষতা তাপগতিবিদ্যার দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল না। অস্টওয়াল্ড, জ্যাকোবাস হেনরিকাস ভ্যান 'ট হফ এবং সাভান্তে আরহেনিয়াসের সাথে, তড়িৎরাসায়ন এবং রাসায়নিক আয়নিক তত্ত্বের প্রতিষ্ঠাতা ছিলেন এবং 1909 সালে রসায়নে নোবেল পুরস্কার পেয়েছিলেন। ওয়ালথার নের্নস্ট তাঁর কাজ চালিয়ে যান, যিনি নের্নস্ট সমীকরণটি বের করেছিলেন এবং হেটেরোভালেন্টলি ডোপড জিরকোনিয়ায় আয়নিক পরিবাহিতা বর্ণনা করেছিলেন, যা তিনি তাঁর নের্নস্ট ল্যাম্পে ব্যবহার করেছিলেন। নার্নস্ট 1887 সালে প্রকাশিত আরহেনিয়াসের বিচ্ছিন্নতা তত্ত্ব দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল, যা দ্রবণে আয়নগুলির উপর নির্ভর করেছিল। 1889 সালে তিনি তড়িৎরাসায়ন এবং রাসায়নিক ভারসাম্যের মধ্যে সাদৃশ্য উপলব্ধি করেন এবং তাঁর বিখ্যাত সমীকরণ প্রণয়ন করেন যা তাদের উপাদানগুলির তাপগতিবিদ্যার বৈশিষ্ট্য থেকে তরল তড়িৎবিশ্লেষ্যের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন তড়িৎরাসায়ন কোষের আউটপুট ভোল্টেজের সঠিক ভবিষ্যদ্বাণী করে। তাঁর তাত্ত্বিক কাজ ছাড়াও, 1897 সালে নের্নস্ট প্রথম প্রদীপের পেটেন্ট করেন যা একটি কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবহার করে। বিদ্যমান কার্বন-ফিলামেন্ট ল্যাম্পের বিপরীতে, নের্নস্ট ল্যাম্প বাতাসে কাজ করতে পারত এবং এর নির্গমন বর্ণালী দিনের আলোর কাছাকাছি থাকায় দ্বিগুণ বেশি দক্ষ ছিল। বার্লিনের একটি আলোক সংস্থা এইজি এক মিলিয়ন জার্মান সোনার চিহ্নের জন্য নের্নস্টের পেটেন্ট কিনেছিল, যা সেই সময়ে একটি ভাগ্য ছিল এবং বিশ্বের মেলা এক্সপোজিশন ইউনিভার্সেল (1900)-এ তাদের বুথ আলোকিত করার জন্য 800টি নের্নস্ট ল্যাম্প ব্যবহার করেছিল। সিলভার হ্যালাইডে আয়নিক পরিবাহিতা 19শ এবং 20শ শতাব্দীর গোড়ার দিকে বর্ণিত বেশ কয়েকটি কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্যে, α-AgI, সিলভার আয়োডাইডের উচ্চ-তাপমাত্রার স্ফটিকাকার রূপকে ব্যাপকভাবে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হিসাবে বিবেচনা করা হয়। এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা 1914 সালে কার্ল টুবান্ট এবং ই. লরেঞ্জ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল। এ. জি. আই, এ. জি. সি. এল এবং এ. জি. বি. আর-এর উপর তাদের তুলনামূলক গবেষণায় দেখা গেছে যে, এ. জি. আই, তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল এবং 147 থেকে 555 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে অত্যন্ত পরিবাহী; এই সীমার তাপমাত্রার সাথে পরিবাহিতা দুর্বলভাবে বৃদ্ধি পায় এবং তারপর গলে গেলে কমে যায়। এই আচরণটি সম্পূর্ণরূপে বিপরীতমুখী ছিল এবং ভারসাম্যহীন প্রভাবগুলি বাদ দেওয়া হয়েছিল। টুবান্ট এবং লরেঞ্জ α-CuI, α-CuBr, β-CuBr এবং Ag2S, Ag2Se এবং Ag2Te-এর উচ্চ-তাপমাত্রার পর্যায়গুলির মতো অনুরূপ আচরণ সহ অন্যান্য উপকরণগুলি বর্ণনা করেছেন। তারা রূপালী এবং কাপরাস হ্যালাইডের ক্যাটায়ন এবং রূপালী ক্যালকোজেনাইডের আয়ন এবং ইলেকট্রনের সাথে পরিবাহিতা যুক্ত করে। আয়নিক স্ফটিকের বিন্দু ত্রুটি 1926 সালে, ইয়াকভ ফ্রেঙ্কেল পরামর্শ দিয়েছিলেন যে এজিআই-এর মতো আয়নিক স্ফটিকের মধ্যে, তাপগতিবিদ্যার ভারসাম্যে, ক্যাটায়নগুলির একটি ছোট ভগ্নাংশ, α, তাদের নিয়মিত জালস্থান থেকে অন্তর্বর্তী অবস্থানে স্থানান্তরিত হয়। তিনি গিবস শক্তির সাথে α কে ফ্রেঙ্কেল জোড়ার এক মোল গঠনের জন্য, α = exp (-αG/2RT) হিসাবে, যেখানে T হল তাপমাত্রা এবং R হল গ্যাস ধ্রুবক; α = 100 kJ/mol এর একটি সাধারণ মানের জন্য, α ~ 1 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসে এবং ~ 6 400 ডিগ্রি সেলসিয়াসে। এই ধারণাটি স্বাভাবিকভাবেই ত্রুটি-মুক্ত আয়নিক স্ফটিকগুলিতে গতিশীল আয়নগুলির একটি প্রশংসনীয় ভগ্নাংশের উপস্থিতি এবং এইভাবে তাদের মধ্যে আয়নিক পরিবাহিতা ব্যাখ্যা করে। কার্ল ওয়াগনার এবং ওয়াল্টার স্কটকি তাদের 1929 সালের তত্ত্বে ফ্রেঙ্কেলের ধারণাটি প্রসারিত করেছিলেন, যা আয়নিক স্ফটিকের বিন্দু ত্রুটির ভারসাম্য তাপগতিবিদ্যার বর্ণনা দেয়। বিশেষত, ওয়াগনার এবং স্কটকি স্ফটিক উপাদানগুলির রাসায়নিক সম্ভাবনার সাথে সেই স্ফটিকগুলিতে স্টোইকিওমেট্রি থেকে বিচ্যুতিগুলি সম্পর্কিত করেছিলেন এবং মিশ্র বৈদ্যুতিন এবং আয়নিক সঞ্চালনের ঘটনাটি ব্যাখ্যা করেছিলেন। ওয়াগনার এবং স্কটকি এবি টাইপের স্টোইকিওমেট্রিক বাইনারি আয়নিক ক্রিস্টালে পয়েন্ট-ডিফেক্ট ডিসঅর্ডারের চারটি চরম ঘটনা বিবেচনা করেছেনঃ ইন্টারস্টিশিয়াল ক্যাটায়ন এ + এবং ল্যাটিস শূন্যপদের জোড়া (ফ্রেঙ্কেল ত্রুটি) ইন্টারস্টিশিয়াল অ্যানায়ন বি-এবং ল্যাটিস শূন্যপদের জোড়া (অ্যান্টি-ফ্রেঙ্কেল ত্রুটি) ইন্টারস্টিশিয়াল ক্যাটায়ন এ + এবং ইন্টারস্টিশিয়াল অ্যানায়ন বি-এর জোড়া কোনও শূন্যপদের সাথে এ এবং বি-টাইপ ল্যাটিস শূন্যপদের জোড়া কোনও ইন্টারস্টিশিয়াল ছাড়াই (স্কটকি ডিসঅর্ডার)। টাইপ-3 ব্যাধি বাস্তবে ঘটে না, এবং টাইপ 2 শুধুমাত্র বিরল ক্ষেত্রে দেখা যায় যখন অ্যানায়নগুলি ক্যাটায়নগুলির চেয়ে ছোট হয়, যেখানে 1 এবং 4 উভয় প্রকারই সাধারণ এবং একই এক্সপ (-δG/2RT) তাপমাত্রার নির্ভরতা দেখায়। পরে 1933 সালে, ওয়াগনার পরামর্শ দিয়েছিলেন যে ধাতব অক্সাইডে অতিরিক্ত ধাতুর ফলে অতিরিক্ত ইলেকট্রন তৈরি হবে, অন্যদিকে ধাতুর ঘাটতি ইলেক্ট্রন গর্ত তৈরি করবে, অর্থাৎ, পারমাণবিক অ-স্টোইকিওমেট্রি একটি মিশ্র আয়নিক-বৈদ্যুতিন সঞ্চালনের ফলস্বরূপ হবে। অন্যান্য ধরনের ব্যাধি আয়নিক চশমা স্ফটিক আয়নিক পরিবাহীদের অধ্যয়ন যেখানে বিন্দু ত্রুটি দ্বারা অতিরিক্ত আয়ন সরবরাহ করা হয়েছিল 1950-এর দশক জুড়ে অব্যাহত ছিল এবং প্রতিটি যৌগের জন্য তার আয়নিক কাঠামোর উপর নির্ভর করে সঞ্চালনের নির্দিষ্ট প্রক্রিয়া প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। 1970-এর দশকের শেষের দিকে গ্লাসি এবং পলিমারিক ইলেক্ট্রোলাইটের আবির্ভাব নতুন আয়নিক পরিবহন প্রক্রিয়া প্রদান করে। চশমার মধ্যে তুলনামূলকভাবে বিস্তৃত পরিবাহিতা অর্জন করা হয়েছিল, যেখানে ভ্রাম্যমাণ আয়নগুলি ম্যাট্রিক্স থেকে গতিশীলভাবে বিচ্ছিন্ন করা হয়েছিল। দেখা গেছে যে নির্দিষ্ট লবণ দিয়ে একটি গ্লাসে ডোপিং করে বা কাচের মিশ্রণ ব্যবহার করে পরিবাহিতা বাড়ানো যেতে পারে। ঘরের তাপমাত্রায় পরিবাহিতা মান 0.003 এস/সেমি পর্যন্ত হতে পারে, সক্রিয়করণ শক্তি 20 কেজে/মোল পর্যন্ত কম হতে পারে। স্ফটিকের তুলনায়, চশমাগুলির আইসোট্রপিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, ক্রমাগত সুরযোগ্য গঠন এবং ভাল কার্যকারিতা রয়েছে; এগুলির ক্ষতিকারক শস্যের সীমানার অভাব রয়েছে এবং যে কোনও আকারে তৈরি করা যেতে পারে, তবে দীর্ঘ পরিসরের ক্রমের অভাবে তাদের আয়নিক পরিবহন বোঝা জটিল ছিল। ঐতিহাসিকভাবে, আয়নিক পরিবাহিতা প্রমাণ 1880-এর দশকে দেওয়া হয়েছিল, যখন জার্মান বিজ্ঞানীরা লক্ষ্য করেছিলেন যে থুরিঙ্গিয়ান কাচের তৈরি একটি ভাল-ক্যালিব্রেটেড থার্মোমিটার ফুটন্ত জলে নিমজ্জিত হওয়ার পরপরই বরফের মধ্যে রাখলে 0 ডিগ্রি সেলসিয়াসের পরিবর্তে − 0.5 ডিগ্রি সেলসিয়াস দেখাবে এবং কয়েক মাস পরে পুনরুদ্ধার করবে। 1883 সালে, তারা গ্লাসে সোডিয়াম এবং পটাসিয়ামের মিশ্রণকে সোডিয়াম বা পটাসিয়াম দ্বারা প্রতিস্থাপিত করে এই প্রভাবটি 10 গুণ হ্রাস করে। এই আবিষ্কার অটো স্কটকে প্রথম সঠিক লিথিয়াম-ভিত্তিক থার্মোমিটার তৈরি করতে সহায়তা করেছিল। কাচের আয়নিক পরিবাহিতা নিয়ে আরও নিয়মতান্ত্রিক গবেষণা 1884 সালে প্রকাশিত হয়েছিল, কিন্তু মাত্র এক শতাব্দী পরে ব্যাপক মনোযোগ পেয়েছিল। আয়নিক চশমার জন্য বেশ কয়েকটি সার্বজনীন নিয়ম পরীক্ষামূলকভাবে প্রণয়ন করা হয়েছে এবং অন্যান্য আয়নিক পরিবাহীগুলিতে প্রসারিত করা হয়েছে, যেমন বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা σ (ν)-σ (0) ~ νp এর ফ্রিকোয়েন্সি নির্ভরতা, যেখানে সূচক p উপাদানটির উপর নির্ভর করে, তবে তাপমাত্রার উপর নয়, কমপক্ষে ~ 100 কেলভিন। এই আচরণটি নিকটবর্তী সাইটগুলির মধ্যে সক্রিয় হপিং সঞ্চালনের একটি আঙ্গুলের ছাপ। পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট 1975 সালে, শেফিল্ড (ইউকে)-এর পলিমার রসায়নবিদ পিটার ভি রাইট প্রথম পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট তৈরি করেছিলেন, যার মধ্যে পলিথিলিন অক্সাইড (পিইও) ম্যাট্রিক্সে সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম লবণ ছিল। পরে আরেকটি ধরনের পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট, পলিইলেকট্রোলাইট, সামনে রাখা হয়, যেখানে আয়নগুলি নিরপেক্ষ পলিমার ম্যাট্রিক্সের পরিবর্তে বৈদ্যুতিকভাবে চার্জ করা হয়। পলিমার ইলেক্ট্রোলাইটগুলি চশমার তুলনায় কম পরিবাহিতা দেখায়, তবে এগুলি সস্তা, অনেক বেশি নমনীয় এবং সহজে মেশিন করা এবং বিভিন্ন আকারে আকার দেওয়া যেতে পারে। যদিও আয়নিক চশমা সাধারণত নীচে পরিচালিত হয়, পলিমার কন্ডাক্টরগুলি সাধারণত তাদের কাচের রূপান্তর তাপমাত্রার উপরে উত্তপ্ত হয়। ফলস্বরূপ, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং যান্ত্রিক বিকৃতি উভয়ই পলিমারগুলিতে একই সময় স্কেলে ক্ষয় হয়, তবে চশমার মধ্যে নয়। 1983 থেকে 2001 সালের মধ্যে এটি বিশ্বাস করা হয়েছিল যে নিরাকার ভগ্নাংশ আয়নিক পরিবাহিতা, অর্থাৎ পলিমারগুলিতে দ্রুত আয়নিক পরিবহনের জন্য (প্রায়) সম্পূর্ণ কাঠামোগত ব্যাধি অপরিহার্য। যাইহোক, 2001 সালে এবং পরে আয়নিক পরিবাহিতা 0.01 এস/সেমি 30 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং সক্রিয়করণ শক্তি মাত্র 0.24 ইভি সহ বেশ কয়েকটি স্ফটিক পলিমার বর্ণনা করা হয়েছে। ন্যানোস্ট্রাকচার 1970-80-এর দশকে, এটি উপলব্ধি করা হয়েছিল যে ন্যানোসাইজড সিস্টেমগুলি আয়নিক পরিবাহিতা প্রভাবিত করতে পারে, যা ন্যানোঅয়নিক্সের একটি নতুন ক্ষেত্র উন্মুক্ত করে। 1973 সালে, এটি রিপোর্ট করা হয়েছিল যে লিথিয়াম আয়োডাইড (এল. আই.) স্ফটিকের আয়নিক পরিবাহিতা 50 গুণ বৃদ্ধি করা যেতে পারে এটিতে "অন্তরক" উপাদান (অ্যালুমিনা) এর একটি সূক্ষ্ম গুঁড়ো যোগ করে। এই প্রভাবটি 1980-এর দশকে অ্যালুমিনা ন্যানো পার্টিকেলের সাথে ডোপ করা এজি-এবং টিএল-হ্যালাইডগুলিতে পুনরুত্পাদন করা হয়েছিল। একইভাবে, ইনসুলেটিং ন্যানো পার্টিকেল যোগ করা আয়নিক পলিমারের পরিবাহিতা বাড়াতে সাহায্য করে। এই অপ্রত্যাশিত ফলাফলগুলি ম্যাট্রিক্স-ন্যানো পার্টিকেল ইন্টারফেসে চার্জ পৃথকীকরণের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হয়েছিল যা ম্যাট্রিক্সকে অতিরিক্ত পরিবাহী চ্যানেল সরবরাহ করেছিল এবং এই ইন্টারফেসের ক্ষেত্রফল বাড়ানোর জন্য ফিলার কণাগুলির ছোট আকারের প্রয়োজন ছিল। স্ফটিকাকার আয়নিক পরিবাহীতে শস্যের সীমানার ক্ষেত্রেও অনুরূপ আধান-পৃথকীকরণের প্রভাব লক্ষ্য করা গেছে। 1971 সালের মধ্যে, রুবিডিয়াম সিলভার আয়োডাইড (আরবিএজি4আই5)-এর উপর ভিত্তি করে কঠিন-অবস্থা কোষ এবং ব্যাটারিগুলি বিভিন্ন তাপমাত্রা এবং স্রাব স্রোতে ডিজাইন এবং পরীক্ষা করা হয়েছে। RbAg4I5-এর তুলনামূলকভাবে উচ্চ পরিবাহিতা সত্ত্বেও, প্রতি একক ওজনে কম সামগ্রিক শক্তির পরিমাণের কারণে এগুলি কখনও বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়নি। 5 ডাব্লুএইচ/কেজি)। বিপরীতে, এল. আই., যার পরিবাহিতা ছিল মাত্র সিএ। ঘরের তাপমাত্রায় 1 এস/সেমি, কৃত্রিম পেসমেকারের জন্য ব্যাটারিতে একটি বিস্তৃত প্রয়োগ পাওয়া গেছে। 1972 সালের মার্চ মাসে ইতালির ফেরারায় অনাবৃত এল. আই.-এর উপর ভিত্তি করে এই ধরনের প্রথম যন্ত্রটি একজন মানুষের মধ্যে স্থাপন করা হয়েছিল। পরবর্তী মডেলগুলি তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসাবে ব্যবহৃত হয় এল. আই-এর একটি ফিল্ম, যা তার পরিবাহিতা বাড়ানোর জন্য অ্যালুমিনা ন্যানো পার্টিকেলের সাথে ডোপ করা হয়েছিল। লি অ্যানোড এবং আয়োডিন-পলি (2-ভিনাইলপাইরিডিন) ক্যাথোডের মধ্যে একটি ইন সিটু রাসায়নিক বিক্রিয়ায় লিআই গঠিত হয়েছিল এবং তাই অস্ত্রোপচারের সময় ক্ষয় এবং ফাটল থেকে স্ব-নিরাময় করা হয়েছিল। গলিত-সোডিয়াম অ্যানোড এবং গলিত-সালফার ক্যাথোডের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা সিরামিক β-Al2O3 তড়িৎবিশ্লেষ্যের উপর ভিত্তি করে সোডিয়াম-সালফার কোষগুলি উচ্চ শক্তির ঘনত্ব দেখায় এবং 1990-এর দশকে গাড়ির ব্যাটারির জন্য বিবেচনা করা হয়েছিল, তবে অ্যালুমিনার ভঙ্গুরতার কারণে উপেক্ষা করা হয়েছিল, যার ফলে গলিত সোডিয়াম এবং সালফারের মধ্যে প্রতিক্রিয়ার কারণে ফাটল এবং গুরুতর ব্যর্থতা দেখা দেয়। β-Al2O3 এর পরিবর্তে ন্যাসিকন এই অ্যাপ্লিকেশনটিকে সংরক্ষণ করতে পারেনি কারণ এটি ক্র্যাকিং সমস্যার সমাধান করেনি এবং ন্যাসিকন গলিত সোডিয়ামের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখিয়েছে। ইট্রিয়া-স্থিতিশীল জিরকোনিয়া গাড়িতে অক্সিজেন সেন্সরগুলিতে একটি কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যা অক্সিজেন এবং নিষ্কাশন গ্যাসের অনুপাতের উপর নির্ভর করে ভোল্টেজ তৈরি করে এবং জ্বালানী ইনজেক্টরকে বৈদ্যুতিন প্রতিক্রিয়া প্রদান করে। এই ধরনের সেন্সরগুলি অনেক ধাতব এবং কাচ তৈরির কারখানাতেও স্থাপন করা হয়। কঠিন সিলভার হ্যালাইড ইলেক্ট্রোলাইটের উপর ভিত্তি করে সিও2, ক্লোরিন এবং অন্যান্য গ্যাসের অনুরূপ সেন্সর 1980-1990-এর দশকে প্রস্তাব করা হয়েছে। 1980-এর দশকের মাঝামাঝি থেকে, একটি লি-ভিত্তিক কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবহার করা হয় স্মার্ট গ্লাসে তড়িৎবৃত্তীয় ফিল্ম (সাধারণত ডব্লিউও3) এবং আয়ন-সংরক্ষণকারী ফিল্ম (সাধারণত লি-কো-ও2) আলাদা করতে, একটি জানালা যার স্বচ্ছতা বাহ্যিক ভোল্টেজ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। সলিড-স্টেট আয়নিক কন্ডাক্টরগুলি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি, প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ফুয়েল সেল (পি. ই. এম. এফ. সি), সুপারক্যাপাসিটার, বৈদ্যুতিন রাসায়নিক শক্তি সঞ্চয় যন্ত্রের একটি নতুন শ্রেণী এবং সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেলের প্রয়োজনীয় উপাদান, যা একটি জ্বালানীকে জারিত করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। নাফিয়ন, 1960-এর দশকের শেষের দিকে আবিষ্কৃত একটি নমনীয় ফ্লোরোপলিমার-পলিমার, পি. ই. এম. এফ. সি-তে পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। আরও দেখুন সলিড-স্টেট ব্যাটারি রেফারেন্স বৈদ্যুতিন রসায়ন