လီသီယမ်-လေဘက်ထရီနှင့် လစ်သီယမ်-ဆာလ်ဖာ ဘက်ထရီများ၏ အခြေခံသဘောတရားများကို နားလည်ရန် ဆောင်းပါး

01 လီသီယမ်လေဘက်ထရီများနှင့် လစ်သီယမ်-ဆာလ်ဖာ ဘက်ထရီများကား အဘယ်နည်း။

① Li-air ဘက်ထရီ

လီသီယမ်လေဘက်ထရီသည် အောက်ဆီဂျင်ကို အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ဓာတ်ပြုခြင်းနှင့် သတ္တုလစ်သီယမ်အား အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုသည်။၎င်းတွင် သီအိုရီအရ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ (3500wh/kg) ရှိပြီး ၎င်း၏ အမှန်တကယ် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆသည် 500-1000wh/kg သို့ရောက်ရှိနိုင်ပြီး သမားရိုးကျ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်း ဘက်ထရီစနစ်ထက် များစွာမြင့်မားသည်။Lithium-air ဘက်ထရီများသည် အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်း၊ လျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ရေမဟုတ်သော ဘက်ထရီစနစ်များတွင် သန့်စင်သောအောက်ဆီဂျင်ကို တုံ့ပြန်ဓာတ်ငွေ့အဖြစ် လက်ရှိအသုံးပြုနေသောကြောင့် လီသီယမ်လေဘက်ထရီများကို လစ်သီယမ်အောက်ဆီဂျင်ဘက်ထရီဟုလည်း ခေါ်နိုင်သည်။

1996 ခုနှစ်တွင်, Abraham et al.ဓာတ်ခွဲခန်းတွင် ပထမဆုံး ရေမဟုတ်သော လီသီယမ်လေ ဘက်ထရီကို အောင်မြင်စွာ တပ်ဆင်နိုင်ခဲ့သည်။ထို့နောက်တွင် သုတေသီများသည် ရေမဟုတ်သော လီသီယမ်လေဘက်ထရီများ၏ အတွင်းပိုင်းလျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုနှင့် ယန္တရားကို အာရုံစိုက်လာကြသည်။2002 ခုနှစ်တွင် Read et al.လီသီယမ်-လေဘက်ထရီများ၏ လျှပ်စစ်ဓာတု စွမ်းဆောင်နိုင်မှုမှာ electrolyte နှင့် air cathode ပစ္စည်းများပေါ်တွင် မူတည်ကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။2006 ခုနှစ်တွင် Ogasawara et al ။Mass spectrometer ကိုအသုံးပြုပြီး Li2O2 သည် အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်တိုးပြီး အားသွင်းစဉ်အတွင်း အောက်ဆီဂျင်ထုတ်လွှတ်ကြောင်း သက်သေပြခဲ့ပြီး Li2O2 ၏လျှပ်စစ်ဓာတုပြောင်းပြန်လှန်မှုကိုအတည်ပြုသည်။ထို့ကြောင့်၊ လီသီယမ်လေဘက်ထရီများသည် အာရုံစူးစိုက်မှုများစွာနှင့် လျင်မြန်စွာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာခဲ့သည်။

② လစ်သီယမ် ဆာလဖာ ဘက်ထရီ

 လစ်သီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီသည် ပျမ်းမျှထုတ်လွှတ်မှုဗို့အား 2.15V ခန့်ရှိသော မြင့်မားသော သီးခြားစွမ်းရည်ဆာလဖာ (1675mAh/g) နှင့် လစ်သီယမ်သတ္တု (3860mAh/g) တို့၏ နောက်ပြန်လှည့်နိုင်သော တုံ့ပြန်မှုအပေါ် အခြေခံသည့် ဒုတိယဘက်ထရီစနစ်ဖြစ်သည်။၎င်း၏သီအိုရီစွမ်းအင်သိပ်သည်းဆသည် 2600wh/kg သို့ရောက်ရှိနိုင်သည်။၎င်း၏ကုန်ကြမ်းများသည် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်မှု၏ အားသာချက်များ ဖြစ်သောကြောင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု အလားအလာကောင်းများရှိသည်။Herbert နှင့် Ulam တို့သည် ဘက်ထရီ မူပိုင်ခွင့်တစ်ခုအတွက် လျှောက်ထားသောအခါ လီသီယမ်-ဆာလဖာ ဘက်ထရီများ တီထွင်မှုကို 1960 ခုနှစ်များတွင် ခြေရာခံနိုင်သည်။ဤလီသီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီ၏ ရှေ့ပြေးပုံစံတွင် လစ်သီယမ် သို့မဟုတ် လစ်သီယမ်အလွိုင်းကို အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ်၊ ဆာလဖာအား အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ်နှင့် aliphatic saturated amines များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။electrolyte ၏နှစ်အနည်းငယ်ကြာပြီးနောက်၊ PC၊ DMSO နှင့် DMF ကဲ့သို့သော အော်ဂဲနစ်ပျော်ဝင်ပစ္စည်းများကို မိတ်ဆက်ခြင်းဖြင့် လီသီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီများကို မြှင့်တင်ပေးပြီး 2.35-2.5V ဘက်ထရီများကို ရရှိခဲ့သည်။1980 ခုနှစ်များနှောင်းပိုင်းတွင် အီသီယမ်သည် လစ်သီယမ်ဆာလ်ဖာ ဘက်ထရီများတွင် အသုံးဝင်ကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။နောက်ဆက်တွဲလေ့လာမှုများတွင် အီသာ-အခြေခံ အီလက်ထရိုလစ်များကို ရှာဖွေတွေ့ရှိမှု၊ LiNO3 အား အီလက်ထရွန်းဓာတ်အဖြစ် အသုံးပြုမှုနှင့် ကာဗွန်/ဆာလ်ဖာပေါင်းစပ်အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၏ အဆိုပြုချက်သည် လီသီယမ်-ဆာလဖာ ဘက်ထရီများ၏ သုတေသနပြုမှု အရှိန်အဟုန်ကို ဖွင့်ပေးခဲ့သည်။

02 လီသီယမ်-လေဘက်ထရီနှင့် လီသီယမ်-ဆာလ်ဖာ ဘက်ထရီတို့၏ လုပ်ဆောင်မှုနိယာမ

① Li-air ဘက်ထရီ

အသုံးပြုသော အီလက်ထရိုလစ်၏ ကွဲပြားခြားနားသော အခြေအနေများအရ၊ လီသီယမ်-လေဘက်ထရီများကို ရေထုတ်စနစ်များ၊ အော်ဂဲနစ်စနစ်များ၊ ရေ-အော်ဂဲနစ် ဟိုက်ဘရစ်စနစ်များ၊ နှင့် အစိုင်အခဲ-ပြည်နယ် လီသီယမ်လေဘက်ထရီများဟူ၍ ခွဲခြားနိုင်သည်။၎င်းတို့ထဲတွင် ရေအခြေခံ အီလက်ထရီယမ်ကို အသုံးပြုထားသော လီသီယမ်လေဘက်ထရီများ၏ တိကျသောစွမ်းရည်နိမ့်ခြင်းကြောင့်၊ လီသီယမ်သတ္တုကို ကာကွယ်ရာတွင် ခက်ခဲခြင်းနှင့် စနစ်၏ နောက်ပြန်လှည့်မှု ညံ့ဖျင်းခြင်း၊ ရေမဟုတ်သော အော်ဂဲနစ် လီသီယမ်လေဘက်ထရီများနှင့် အစိုင်အခဲ-အခြေအနေ လစ်သီယမ်လေထုအားလုံးတို့ကြောင့်၊ ဘက်ထရီတွေကို အခုခေတ်မှာ အသုံးများလာတယ်။သုတေသန။Abraham နှင့် Z.Jiang တို့မှ ရေမဟုတ်သော လီသီယမ်လေဘက်ထရီများကို 1996 ခုနှစ်တွင် ပထမဆုံး အဆိုပြုခဲ့သည်။ စွန့်ထုတ်တုံ့ပြန်မှု ညီမျှခြင်းကို ပုံ 1 တွင် ပြထားသည်။ အားသွင်းတုံ့ပြန်မှုသည် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။အီလက်ထရွန်းသည် အဓိကအားဖြင့် အော်ဂဲနစ်အီလက်ထရောနစ် သို့မဟုတ် အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းကို အဓိကအသုံးပြုပြီး စွန့်ထုတ်သည့်ထုတ်ကုန်သည် အဓိကအားဖြင့် Li2O2 ဖြစ်ပြီး၊ ထုတ်ကုန်သည် အီလက်ထရိုလစ်တွင် မပျော်ဝင်နိုင်သည့်အပြင် လီသီယမ်လေဘက်ထရီ၏ ထုတ်လွှတ်နိုင်စွမ်းကို ထိခိုက်စေသည့် လေထုအပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် စုပုံလွယ်သည်။

Lithium-air batteries များသည် အလွန်မြင့်မားသော စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ၊ ပတ်ဝန်းကျင်သဟဇာတဖြစ်မှုနှင့် ဈေးနှုန်းချိုသာမှုတို့၏ အားသာချက်များ ရှိသော်လည်း ၎င်းတို့၏ သုတေသနပြုမှုသည် နို့စို့အရွယ်တွင် ရှိနေဆဲဖြစ်ပြီး၊ အောက်ဆီဂျင်လျှော့ချရေး တုံ့ပြန်မှုကို အထောက်အကူဖြစ်စေခြင်းကဲ့သို့သော ဖြေရှင်းရမည့် ပြဿနာများစွာ ရှိပါသေးသည်။ လေလျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ အောက်ဆီဂျင် စိမ့်ဝင်နိုင်မှုနှင့် ရေအားလျှပ်ကူးမှုတို့၊ လေလျှပ်ကူးပစ္စည်းများကို ပိတ်ခြင်း စသည်တို့ဖြစ်သည်။

② လစ်သီယမ် ဆာလဖာ ဘက်ထရီ

လီသီယမ်-ဆာလဖာ ဘက်ထရီများကို အဓိကအားဖြင့် ဘက်ထရီ၏ အပြုသဘောဆောင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ဒြပ်စင်ဆာလဖာ သို့မဟုတ် ဆာလဖာအခြေခံဒြပ်ပေါင်းများကို အသုံးပြုကြပြီး သတ္တုလစ်သီယမ်ကို အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအတွက် အဓိကအသုံးပြုသည်။စွန့်ထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင်ရှိသော သတ္တုလစ်သီယမ်သည် အီလက်ထရွန်တစ်ခုဆုံးရှုံးပြီး လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများထုတ်လုပ်ရန် အောက်ဆီဂျင်ဖြစ်လာသည်။ထို့နောက် အီလက်ထရွန်များကို ပြင်ပပတ်လမ်းမှတဆင့် အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းသို့ လွှဲပြောင်းပေးပြီး၊ ပိုလီစူဖိုက်အဖြစ် ဆာလဖာနှင့် ဓာတ်ပြုရန်အတွက် ထုတ်လုပ်ထားသော လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများကို အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းသို့ လွှဲပြောင်းပေးပါသည်။လီသီယမ် (LiPSs) နှင့် ဓာတ်ပြုပြီးနောက် လစ်သီယမ် ဆာလဖိုင်ဒ်ကို ထုတ်လွှတ်သည့် လုပ်ငန်းစဉ်ကို အပြီးသတ်ရန်။အားသွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ LiPSs အတွင်းရှိ လီသီယမ်အိုင်းယွန်းများသည် electrolyte မှတဆင့် အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းသို့ ပြန်သွားပြီး အီလက်ထရွန်များသည် လီသီယမ်သတ္တုဖြင့် လီသီယမ်အိုင်းယွန်းဖြင့် ပြင်ပဆားကစ်တစ်ခုသို့ ပြန်သွားကာ၊ LiPSs များသည် အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ဆာလဖာအဖြစ်သို့ လျော့ကျသွားပါသည်။ အားသွင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်။

လီသီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီများ၏ စွန့်ထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် အဓိကအားဖြင့် ဆာလဖာ cathode ပေါ်ရှိ ဘက်စုံအဆင့်၊ အီလက်ထရွန်၊ Multi-phase ရှုပ်ထွေးသော လျှပ်စစ်ဓာတ်တုံ့ပြန်မှုဖြစ်ပြီး၊ မတူညီသော ကွင်းဆက်အရှည်များရှိသည့် LiPS များကို အားသွင်းထုတ်သည့်လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း တစ်ခုနှင့်တစ်ခုအသွင်ပြောင်းသည်။ထုတ်လွှတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ အပြုသဘောဆောင်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင်ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည့်တုံ့ပြန်မှုကိုပုံ 2 တွင်ပြသထားပြီး အနုတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းရှိတုံ့ပြန်မှုကိုပုံ 3 တွင်ပြသထားသည်။

လစ်သီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီများ၏ အားသာချက်များမှာ အလွန်မြင့်မားသော သီအိုရီပိုင်းစွမ်းရည်များကဲ့သို့ အလွန်ထင်ရှားပါသည်။ပစ္စည်းတွင် အောက်ဆီဂျင်မရှိသဖြင့် အောက်ဆီဂျင် ဆင့်ကဲတုံ့ပြန်မှု ဖြစ်ပေါ်မည်မဟုတ်သောကြောင့် ဘေးကင်းမှု စွမ်းဆောင်ရည် ကောင်းမွန်ပါသည်။ဆာလဖာအရင်းအမြစ်များ ပေါများပြီး ဒြပ်စင်ဆာလ်ဖာသည် စျေးပေါသည်။၎င်းသည် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်ပြီး အဆိပ်သင့်မှု နည်းပါးသည်။သို့သော်၊ လီသီယမ်-ဆာလ်ဖာဘက်ထရီများသည် လီသီယမ်ပိုလီဆာလ်ဖိုက်လွန်းပျံအကျိုးသက်ရောက်မှုကဲ့သို့သော စိန်ခေါ်မှုပြဿနာအချို့ရှိသည်။ဒြပ်စင်ဆာလ်ဖာ၏လျှပ်ကာနှင့်၎င်း၏စွန့်ပစ်ပစ္စည်းများ၊ကြီးမားသော ထုထည်ပြောင်းလဲမှု ပြဿနာ၊လစ်သီယမ် anodes ကြောင့်ဖြစ်ရတဲ့ မတည်မငြိမ် SEI နှင့် ဘေးကင်းရေးပြဿနာများ၊ကိုယ်တိုင်ထုတ်လွှတ်ခြင်းဖြစ်စဉ် စသည်တို့၊

အလယ်တန်းဘက်ထရီစနစ်၏ မျိုးဆက်သစ်အနေဖြင့်၊ လီသီယမ်-လေဘက်ထရီများနှင့် လစ်သီယမ်-ဆာလဖာဘက်ထရီများသည် သီအိုရီပိုင်းဆိုင်ရာ သီးခြားစွမ်းရည်တန်ဖိုးများ အလွန်မြင့်မားပြီး သုတေသီများနှင့် အလယ်တန်းဘက်ထရီဈေးကွက်တို့မှ အာရုံစိုက်မှုကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။လက်ရှိတွင် အဆိုပါဘက်ထရီနှစ်လုံးသည် သိပ္ပံနှင့်နည်းပညာဆိုင်ရာ ပြဿနာများစွာကို ရင်ဆိုင်နေကြရဆဲဖြစ်သည်။၎င်းတို့သည် ဘက်ထရီဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ အစောပိုင်းသုတေသနအဆင့်တွင် ရှိနေသည်။ထပ်မံမြှင့်တင်ရန်လိုအပ်သည့်ဘက်ထရီ cathode ၏တိကျသောစွမ်းရည်နှင့်တည်ငြိမ်မှုအပြင်၊ ဘက်ထရီဘေးကင်းရေးကဲ့သို့သောအဓိကပြဿနာများကိုလည်းအရေးတကြီးဖြေရှင်းရန်လိုအပ်သည်။အနာဂတ်တွင်၊ ဤဘက်ထရီအမျိုးအစားအသစ်နှစ်မျိုးသည် ပိုမိုကျယ်ပြန့်သောအသုံးချပရိုဂရမ်အလားအလာများကိုဖွင့်ရန်အတွက် ၎င်းတို့၏ချို့ယွင်းချက်များကိုဖယ်ရှားရန်အတွက် စဉ်ဆက်မပြတ်နည်းပညာပိုင်းဆိုင်ရာတိုးတက်မှု လိုအပ်နေသေးသည်။