စိတ္တဇ
လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီများ (LIBs) သည် အရေးကြီးဆုံး စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုနည်းပညာများထဲမှ တစ်ခုဟု ယူဆပါသည်။ဘက်ထရီများ၏ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ တိုးလာသည်နှင့်အမျှ စွမ်းအင်ကို မရည်ရွယ်ဘဲ ထုတ်လွှတ်လိုက်လျှင် ဘက်ထရီဘေးကင်းရေးသည် ပို၍အရေးကြီးလာသည်။မီးလောင်မှုနှင့် ပေါက်ကွဲမှုများနှင့် ဆက်စပ်သော မတော်တဆမှုများသည် ကမ္ဘာတစ်ဝှမ်းတွင် မကြာခဏ ဖြစ်ပွားလေ့ရှိသည်။အချို့သောသူများသည် လူ့အသက်နှင့် ကျန်းမာရေးကို ဆိုးရွားစွာ ခြိမ်းခြောက်မှုများ ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ထုတ်လုပ်သူများ၏ ထုတ်ကုန်အများအပြားကို ပြန်လည်သိမ်းဆည်းမှု ဖြစ်ပေါ်စေခဲ့သည်။ဤဖြစ်ရပ်များသည် ဘက်ထရီအတွက် ဘေးကင်းရေးသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ကြောင်း သတိပေးချက်ဖြစ်ပြီး အနာဂတ်တွင် စွမ်းအင်မြင့် ဘက်ထရီစနစ်များကို အသုံးမပြုမီ လေးနက်သောပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန် လိုအပ်ပါသည်။ဤသုံးသပ်ချက်သည် LIB ဘေးကင်းရေးဆိုင်ရာ ပြဿနာများ၏ မူလဇစ်မြစ်ကို အကျဉ်းချုံ့ရန်နှင့် LIB ဘေးကင်းရေး ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေရန် ပစ္စည်းများ ဒီဇိုင်းရေးဆွဲရာတွင် မကြာသေးမီက အဓိကတိုးတက်မှုကို မီးမောင်းထိုးပြရန် ရည်ရွယ်ပါသည်။အထူးသဖြင့် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆရှိသော ထွန်းသစ်စ LIB များအတွက် ဤသုံးသပ်ချက်သည် ဘက်ထရီဘေးကင်းရေးတွင် ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်လာမည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ မျှော်လင့်ပါသည်။
လစ်ဘ်ဘေးကင်းရေးကိစ္စများ ၏မူလအစများ
LIB များအတွင်းရှိ အော်ဂဲနစ်အရည် အီလက်ထရောလစ်သည် ပင်ကိုယ်အားဖြင့် မီးလောင်လွယ်သည်။LIB စနစ်၏ အဆိုးရွားဆုံး ချို့ယွင်းချက်တစ်ခုသည် ဘက်ထရီဘေးကင်းရေးဆိုင်ရာ စိုးရိမ်ပူပန်မှု၏ အဓိကအကြောင်းရင်းဟု ယူဆထားသည့် အပူပိုင်းပြေးသွားသည့်ဖြစ်ရပ်ဖြစ်သည်။ယေဘူယျအားဖြင့်၊ အပူလွန်ကဲမှုသည် ထိန်းချုပ်မှုမရှိတော့သောအခါတွင် ဖြစ်ပေါ်သည်။ဘက်ထရီ၏အပူချိန်သည် ~80°C အထက်သို့ မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ ဘက်ထရီအတွင်းရှိ exothermic ဓာတုတုံ့ပြန်မှုနှုန်းသည် တိုးလာပြီး ဆဲလ်ကို ပိုမိုပူလာစေကာ အပြုသဘောဆောင်သော တုံ့ပြန်မှုသံသရာကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ဆက်တိုက် မြင့်တက်လာသော အပူချိန်သည် အထူးသဖြင့် ကြီးမားသော ဘက္ထရီအထုပ်များအတွက် မီးလောင်ကျွမ်းမှုနှင့် ပေါက်ကွဲမှုများ ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်။ထို့ကြောင့်၊ အပူစွန့်ထုတ်ခြင်း၏ အကြောင်းရင်းများနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်များကို နားလည်ခြင်းသည် LIBs များ၏ ဘေးကင်းမှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို တိုးတက်ကောင်းမွန်လာစေရန် လုပ်ဆောင်နိုင်သော ပစ္စည်းများ၏ ဒီဇိုင်းကို လမ်းညွှန်နိုင်သည်။အကျဉ်းချုပ်အနေဖြင့် အပူပြေးဖြစ်စဉ်ကို အဆင့်သုံးဆင့် ခွဲခြားနိုင်သည်။ပုံ။ ၁.
ပုံ 1 အပူပြေးသွားခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွက် အဆင့်သုံးဆင့်။
အဆင့် 1- အပူလွန်ကဲခြင်း စတင်ခြင်း။ဘက်ထရီများသည် ပုံမှန်အခြေအနေမှ ပုံမှန်မဟုတ်သော အခြေအနေသို့ ပြောင်းလဲသွားပြီး အတွင်းပိုင်းအပူချိန်သည် တိုးလာပါသည်။အဆင့် 2- အပူစုဆောင်းခြင်းနှင့် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်ခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်။အတွင်းပိုင်း အပူချိန် လျင်မြန်စွာ တက်လာပြီး ဘက်ထရီသည် ပြင်ပ အပူရှိန် တုံ့ပြန်မှုကို ခံရသည်။အဆင့် 3- လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်း။မီးလောင်လွယ်သော electrolyte များသည် လောင်ကျွမ်းစေပြီး ပေါက်ကွဲခြင်းများကို ဖြစ်စေသည်။
အပူလွန်ကဲခြင်း စတင်ခြင်း (အဆင့် 1)
အပူလွန်ကဲခြင်းသည် ဘက်ထရီစနစ်၏ အပူလွန်ကဲခြင်းမှ စတင်သည်။ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသောဗို့အားထက်ကျော်လွန်၍ ဘက်ထရီအားအားသွင်းခြင်း၏ ရလဒ်အနေဖြင့် ကနဦးအပူလွန်ကဲခြင်း ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သည်။၎င်းတို့တွင် အတွင်းပိုင်းအတိုကောက်သည် အပူလွန်ကဲခြင်းအတွက် အဓိကအကြောင်းရင်းဖြစ်ပြီး ထိန်းချုပ်ရန်အတော်လေးခက်ခဲသည်။ပြင်ပသတ္တု အပျက်အစီးများ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်ခြင်းကဲ့သို့သော ဆဲလ်များ နှိပ်စက်ခြင်း အခြေအနေများတွင် အတွင်းပိုင်းတိုခြင်း ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်။ယာဉ်တိုက်မှု;မြင့်မားသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆအားသွင်းမှုအောက်တွင်၊ အားပိုနေသောအခြေအနေများအောက်တွင် သို့မဟုတ် အပူချိန်နိမ့်သောနေရာတွင် lithium dendrite ဖွဲ့စည်းခြင်း၊အချို့ကို အမည်ပေးရန်အတွက် ဘက်ထရီ တပ်ဆင်မှုအတွင်း ဖန်တီးထားသော ချို့ယွင်းချက် ခြားနားမှုများ။ဥပမာအားဖြင့်၊ 2013 ခုနှစ် အောက်တိုဘာလအစောပိုင်းတွင် Seattle အနီးရှိ Tesla ကားတစ်စီးသည် ဒိုင်းလွှားနှင့် ဘက်ထရီအထုပ်များကို ဖောက်ထားသည့် သတ္တုအပျက်အစီးများကို ဝင်တိုက်မိခဲ့သည်။အပျက်အစီးများသည် ပေါ်လီမာသီးခြားစီများကို ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်ကာ cathode နှင့် anode တို့ကို တိုက်ရိုက်ချိတ်ဆက်ကာ ဘက်ထရီအား တိုတောင်းကာ မီးစွဲလောင်စေပါသည်။2016 ခုနှစ်တွင် Samsung Note 7 ဘက်ထရီ မီးလောင်မှုသည် ပြင်ပဖိအား သို့မဟုတ် positive electrode ပေါ်ရှိ ဂဟေဆက်ထားသော burrs ကြောင့် ပြင်းထန်သော ultrathin separator ကြောင့် မီးလောင်မှု ဖြစ်ပွားခဲ့ပြီး ဘက်ထရီ ရှော့ပင်းဖြစ်စေခဲ့သည်။
အဆင့် 1 တွင်၊ ဘက်ထရီလုပ်ဆောင်ချက်သည် ပုံမှန်အခြေအနေမှ ပုံမှန်မဟုတ်သည့်အခြေအနေသို့ ပြောင်းလဲသွားပြီး အထက်ဖော်ပြပါပြဿနာများအားလုံးသည် ဘက်ထရီကို အပူလွန်ကဲစေမည်ဖြစ်သည်။အတွင်းအပူချိန် မြင့်တက်လာသောအခါ အဆင့် 1 ပြီးဆုံးပြီး အဆင့် 2 စတင်သည်။
အပူစုဆောင်းခြင်းနှင့် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်ခြင်း လုပ်ငန်းစဉ် (အဆင့် 2)
အဆင့် 2 စတင်သည်နှင့်အမျှ၊ အတွင်းအပူချိန် လျင်မြန်စွာ မြင့်တက်လာပြီး ဘက်ထရီသည် အောက်ပါတုံ့ပြန်မှုများ (ဤတုံ့ပြန်မှုများကို အတိအကျသတ်မှတ်ပေးထားသည့်အတိုင်း ဖြစ်ပေါ်ခြင်းမရှိပါ၊ ၎င်းတို့ထဲမှ အချို့သည် တပြိုင်နက်တည်း ဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်)။
(၁) အပူလွန်ကဲခြင်း သို့မဟုတ် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုကြောင့် Solid electrolyte interphase (SEI) ပြိုကွဲခြင်း။SEI အလွှာတွင် အဓိကအားဖြင့် တည်ငြိမ်သော (LiF နှင့် Li2CO3 ကဲ့သို့) နှင့် metastable [ပိုလီမာများ၊ ROCO2Li၊ (CH2OCO2Li)2 နှင့် ROLi] အစိတ်အပိုင်းများ ပါဝင်ပါသည်။သို့ရာတွင်၊ လောင်ကျွမ်းနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများသည် အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် >90°C တွင် မီးလောင်လွယ်သောဓာတ်ငွေ့များနှင့် အောက်ဆီဂျင်ကို ထုတ်လွှတ်နိုင်ပြီး အပူပိုင်းအားဖြင့် ပြိုကွဲနိုင်သည်။ဥပမာအဖြစ် (CH2OCO2Li)2 ကိုယူပါ။
(CH2OCO2Li)2→Li2CO3+C2H4+CO2+0.5O2
(2) SEI ၏ပြိုကွဲခြင်းနှင့်အတူ၊ အပူချိန်တက်လာပြီး anode ရှိ လစ်သီယမ်သတ္တု သို့မဟုတ် လစ်သီယမ် ပေါင်းစပ်ထားသော လစ်သီယမ်သည် အီလက်ထရိုလစ်အတွင်းရှိ အော်ဂဲနစ်အပျော်ရည်များနှင့် ဓာတ်ပြုကာ မီးလောင်လွယ်သော ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ဓာတ်ငွေ့များ (အီသိန်း၊ မီသိန်းနှင့် အခြားအရာများ) ကို ထုတ်ပေးသည်။၎င်းသည် အပူချိန်ကို ပိုမိုမြင့်မားလာစေသော exothermic တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်။
(၃) ဘယ်အချိန်T> ~ 130°C၊ polyethylene (PE)/polypropylene (PP) ခွဲထွက်ကိရိယာသည် အရည်ပျော်လာသည်၊ ၎င်းသည် အခြေအနေကို ပိုမိုဆိုးရွားစေပြီး cathode နှင့် anode ကြားတွင် ဝါယာရှော့ဖြစ်စေသည်။
(၄) နောက်ဆုံးတွင် အပူသည် လစ်သီယမ်သတ္တုအောက်ဆိုဒ် cathode ပစ္စည်း ပြိုကွဲစေပြီး အောက်ဆီဂျင်ကို ထုတ်ပေးသည်။အောက်ပါအတိုင်း ~180°C တွင် စတင်ပြိုကွဲနိုင်သည့် LiCoO2 ကို နမူနာအဖြစ် ယူပါ။
cathode ၏ပြိုကွဲမှုသည် အလွန်အပူလွန်ကဲပြီး အပူချိန်နှင့် ဖိအားကို ပိုမိုတိုးမြင့်စေပြီး ရလဒ်အနေဖြင့် တုံ့ပြန်မှုများကို ပိုမိုမြန်ဆန်စေသည်။
အဆင့် 2 တွင် အပူချိန်တိုးလာပြီး ဘက်ထရီအတွင်း အောက်ဆီဂျင် စုပုံလာသည်။ဘက်ထရီ လောင်ကျွမ်းမှုအတွက် အောက်ဆီဂျင်နှင့် အပူများ လုံလောက်စွာ စုပုံလာသည်နှင့်အမျှ အပူပြေးသွားသည့် လုပ်ငန်းစဉ်သည် အဆင့် 2 မှ အဆင့် 3 သို့ လည်ပတ်သည်။
လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်း အဆင့် (၃)၊
အဆင့် 3 တွင်၊ လောင်ကျွမ်းမှုစတင်သည်။LIBs များ၏ အီလက်ထရောနစ်များသည် အော်ဂဲနစ်များဖြစ်ပြီး၊ စက်ဝိုင်းနှင့် မျဉ်းသား အယ်လကီကာဗွန်နိတ်များ ၏ တစ်ကမ္ဘာလုံးနီးပါး ပေါင်းစပ်မှုများဖြစ်သည်။၎င်းတို့သည် မတည်ငြိမ်မှု မြင့်မားပြီး ပင်ကိုယ်အားဖြင့် အလွန်မီးလောင်လွယ်သည်။လူကြိုက်များအသုံးပြုသော ကာဗွန်နိတ်အီလက်ထရောလစ် [ethylene carbonate (EC) ရောနှောထားသော + ဒိုင်းမီသိုင်းကာဗွန်နိတ် (DMC) (အလေးချိန်အလိုက် 1:1)] ကို နမူနာအဖြစ်၊ ၎င်းသည် အခန်းအပူချိန်တွင် အခိုးအငွေ့ဖိအား 4.8 kPa နှင့် အလွန်နိမ့်သော flash point ကိုပြသသည်။ 1.013 bar ရှိသော လေဖိအား 25° ± 1°C။အဆင့် 2 ရှိ အောက်ဆီဂျင်နှင့် အပူသည် မီးလောင်လွယ်သော အော်ဂဲနစ် အီလက်ထရောလစ်များ လောင်ကျွမ်းမှုအတွက် လိုအပ်သော အခြေအနေများကို ပေးစွမ်းနိုင်သောကြောင့် မီး သို့မဟုတ် ပေါက်ကွဲခြင်း အန္တရာယ်များကို ဖြစ်စေသည်။
အဆင့် 2 နှင့် 3 တွင်၊ exothermic တုံ့ပြန်မှုများသည် adiabatic အခြေအနေများအောက်တွင်ဖြစ်ပွားသည်။ထို့ကြောင့်၊ အရှိန်မြှင့်ထားသော ကယ်လိုရီမီထရီ (ARC) သည် LIBs များအတွင်း ပတ်ဝန်းကျင်ကို အတုယူပြီး အပူပြေးသွားသော တုံ့ပြန်မှု kinetics ကို ကျွန်ုပ်တို့ နားလည်နိုင်စေရန် ကူညီပေးသည့် တွင်ကျယ်စွာ အသုံးပြုသည့် နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ပုံ ၂အပူအလွဲသုံးစားမှု စမ်းသပ်မှုများအတွင်း မှတ်တမ်းတင်ထားသော LIB ၏ ပုံမှန် ARC မျဉ်းကွေးကို ပြသသည်။အဆင့် 2 တွင် အပူချိန်တိုးလာမှုကို တုပခြင်းဖြင့် ပြင်ပအပူအရင်းအမြစ်တစ်ခုသည် ဘက်ထရီအပူချိန်ကို စတင်သည့်အပူချိန်အထိ တိုးစေသည်။ဤအပူချိန်အထက်တွင်၊ SEI သည် ပြိုကွဲသွားပြီး ပြင်ပအပူရှိ ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများကို ပိုမိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။နောက်ဆုံးတွင်၊ ခွဲခွာအရည်ပျော်လိမ့်မည်။၎င်းနောက်တွင် ကိုယ်တိုင်အပူပေးနှုန်းသည် တိုးလာကာ အပူပြေးသွားခြင်း (မိမိကိုယ်ကို အပူပေးနှုန်း > 10°C/min ရှိသောအခါ) နှင့် electrolyte လောင်ကျွမ်းခြင်း (အဆင့် 3)။
anode သည် mesocarbon microbead graphite ဖြစ်သည်။cathode သည် LiNi0.8Co0.05Al0.05O2 ဖြစ်သည်။electrolyte သည် EC/PC/DMC တွင် 1.2 M LiPF6 ဖြစ်သည်။Celgard 2325 trilayer separator ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။Electrochemical Society Inc မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် အဆင်ပြေအောင် ပြုလုပ်ထားသည်။
အထက်တွင်ဖော်ပြထားသော တုံ့ပြန်မှုများသည် ပေးထားသည့်အစီအစဥ်အတိုင်း တစ်ခုပြီးတစ်ခု တင်းကြပ်စွာဖြစ်ပေါ်ခြင်းမျိုးမဟုတ်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။၎င်းတို့သည် ရှုပ်ထွေးပြီး စနစ်ကျသော ပြဿနာများဖြစ်သည်။
ပိုမိုကောင်းမွန်သော ဘက်ထရီဘေးကင်းမှုနှင့်အတူ ပစ္စည်းများ
ဘက်ထရီအပူလွန်ကဲခြင်းအကြောင်း နားလည်မှုအပေါ် အခြေခံ၍ ဘက်ထရီအစိတ်အပိုင်းများ၏ ကျိုးကြောင်းဆီလျော်သော ဒီဇိုင်းဖြင့် ဘေးကင်းသောအန္တရာယ်များကို လျှော့ချရန် ရည်ရွယ်ချက်ဖြင့် နည်းလမ်းများစွာကို လေ့လာလျက်ရှိသည်။အောင်မြင်သည့်အပိုင်းများတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် မတူညီသော အပူထွက်လွန်ခြင်းအဆင့်များနှင့် သက်ဆိုင်သည့် ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းပေးသည့် ဘက်ထရီဘေးကင်းရေး ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေရန် မတူညီသော ချဉ်းကပ်နည်းများကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြပါသည်။
အဆင့် 1 (အပူလွန်ကဲခြင်းစတင်ခြင်း) မှပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်
ယုံကြည်စိတ်ချရသော anode ပစ္စည်းများ။LIB ၏ anode ပေါ်ရှိ Li dendrite ဖွဲ့စည်းမှုသည် အပူပြေးသွားခြင်း၏ ပထမအဆင့်ကို စတင်သည်။ဤပြဿနာကို စီးပွားဖြစ် LIB များ၏ anodes များတွင် သက်သာသွားသော်လည်း (ဥပမာ၊ carbonaceous anodes)၊ Li dendrite ဖွဲ့စည်းခြင်းကို လုံးလုံးလျားလျား ဟန့်တားထားခြင်းမရှိပါ။ဥပမာအားဖြင့်၊ ကုန်သွယ်မှု LIBs များတွင် anodes နှင့် cathodes များကို ကောင်းမွန်စွာမတွဲထားပါက dendrite စုဆောင်းမှုသည် ပိုကောင်းပါသည်။ထို့အပြင်၊ LIBs များ၏ မလျော်ကန်သော လည်ပတ်မှုအခြေအနေများသည် Li သတ္တုသိုက်များ dendrite ကြီးထွားမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ဘက်ထရီအား အားသွင်းပါက dendrite သည် လီသတ္တု၏ အစစ်ခံမှုထက် ပိုမြန်သည့် မြင့်မားသော လျှပ်စီးသိပ်သည်းဆတွင် အားသွင်းပါက dendrite သည် အလွယ်တကူ ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်ကြောင်း ကောင်းစွာသိရှိထားပြီး၊(ii) ဂရပ်ဖိုက်အား လုံး၀ ဖုံးလွှမ်းနေသောအခါ ငွေပိုပေးရသည့် အခြေအနေများ၊နှင့် (iii) နိမ့်သောအပူချိန်တွင် [ဥပမာ၊ ပတ်ဝန်းကျင်အပူချိန် (~0°C)]၊ အရည်အီလက်ထရောလစ်၏ ပျစ်ဆွတ်တိုးလာခြင်းနှင့် Li-ion ပျံ့နှံ့မှုကို ခံနိုင်ရည်ရှိခြင်းတို့ကြောင့်၊
ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ၏ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် anode ပေါ်ရှိ Li dendrite ကြီးထွားမှုစတင်ခြင်းကိုဆုံးဖြတ်သည့်အမြစ်ဇာစ်မြစ်သည် မတည်မငြိမ်ဖြစ်ပြီး တူညီမှုမရှိသော SEI ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဒေသတွင်းလက်ရှိဖြန့်ဖြူးမှုမညီမညာဖြစ်စေသည်။Electrolyte အစိတ်အပိုင်းများ၊ အထူးသဖြင့် additives များသည် SEI တူညီမှုကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် Li dendrite ဖွဲ့စည်းမှုကို ဖယ်ရှားပစ်ရန် စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ပုံမှန် ပေါင်းထည့်သည့် ပစ္စည်းများ တွင် ဗီနိုင်လင်း ကာဗွန်နိတ် နှင့် maleimide additives များ ကဲ့သို့ မပြည့်ဝသော ကာဗွန် ဘွန်းများ ပါ၀င်သော အော်ဂဲနစ် ဒြပ်ပေါင်းများ ၊butyrolactone ၊ Ethylene sulfite နှင့် ၎င်းတို့၏ ဆင်းသက်လာမှုများ ကဲ့သို့သော မတည်မငြိမ်သော စက်ဝန်းမော်လီကျူးများ၊နှင့် ဖလိုရိုသလင်း ကာဗွန်နိတ် ကဲ့သို့သော ဖလိုရင်းနိတ်ဒြပ်ပေါင်းများ စသည်တို့ဖြစ်သည်။အစိတ်အပိုင်းများအလိုက် တစ်သန်းအဆင့်တွင်ပင်၊ ဤမော်လီကျူးများသည် SEI အသွင်သဏ္ဍာန်ကို မြှင့်တင်နိုင်ပြီး Li-ion flux ကို တစ်သားတည်းဖြစ်စေပြီး Li dendrite ဖွဲ့စည်းနိုင်ခြေကို ဖယ်ရှားပေးနိုင်သည်။
ယေဘုယျအားဖြင့်၊ Li dendrite စိန်ခေါ်မှုများသည် မျိုးဆက်သစ် anodes များပါရှိသော ဂရပ်ဖိုက် သို့မဟုတ် ကာဗွန်နိတ်များ နှင့် ဆီလီကွန်/SiO တို့တွင် ရှိနေသေးသည်။Li dendrite ကြီးထွားမှုပြဿနာကို ဖြေရှင်းခြင်းသည် မဝေးတော့သောအနာဂတ်တွင် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆမြင့်သော Li-ion ဓာတုဗေဒပစ္စည်းများကို လိုက်လျောညီထွေဖြစ်စေရန်အတွက် အရေးကြီးသောစိန်ခေါ်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်။Li-ion flux များကို တစ်သားတည်းဖြစ်စေခြင်းဖြင့် Li-ion flux ကို သန့်စင်သော Li metal anodes တွင် Li dendrite ဖွဲ့စည်းခြင်းဆိုင်ရာ ပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန် မကြာသေးမီက အတော်အတန် ကြိုးပမ်းအားထုတ်မှုများ ပြုလုပ်ခဲ့ကြောင်း မှတ်သားထားသင့်ပါသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ အကာအကွယ်အလွှာအပေါ်ယံပိုင်း၊ အတု SEI အင်ဂျင်နီယာ၊ စသည်တို့။ ဤရှုထောင့်တွင်၊ အချို့သောနည်းလမ်းများသည် LIBs ရှိ carbonaceous anodes ဆိုင်ရာပြဿနာကို မည်သို့ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းရမည်ကို မီးလင်းစေနိုင်သည်။
ဘက်စုံသုံးအရည် electrolytes နှင့် ခွဲထွက်ကိရိယာများ.အရည် electrolyte နှင့် separator သည် စွမ်းအင်မြင့် cathode နှင့် anode ကို ရုပ်ပိုင်းအရ ပိုင်းခြားရာတွင် အဓိကကျသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ ကောင်းမွန်စွာ ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော ဘက်စုံသုံး အီလက်ထရွန်းနှင့် ခွဲထုတ်ကိရိယာများသည် ဘက်ထရီ အပူလွန်ကဲခြင်း၏ အစောပိုင်းအဆင့် (အဆင့် 1) တွင် ဘက်ထရီများကို သိသိသာသာ ကာကွယ်ပေးနိုင်သည်။
ဘက်ထရီအား စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကြိတ်ခွဲခြင်းမှ ကာကွယ်ရန်၊ ရိုးရှင်းသော အငွေ့ထုတ်ထားသော ဆီလီကာကို ကာဗွန်နိတ် အီလက်ထရွန်း (EC/DMC တွင် 1 M LiFP6) ပေါင်းထည့်ခြင်းဖြင့် Shear thickening liquid electrolyte ကို ရရှိခဲ့သည်။စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဖိအား သို့မဟုတ် သက်ရောက်မှုအပေါ်တွင်၊ အရည်သည် ပျစ်ခဲမှုတိုးလာကာ ပါးလွှာခြင်းအကျိုးသက်ရောက်မှုကို ပြသပြီး သက်ရောက်မှုစွမ်းအင်ကို ပြေပျောက်စေပြီး ကြေမွခြင်းကို ခံနိုင်ရည်ရှိစေသည် (ပုံ 3A)
ပုံ 3 အဆင့် 1 ရှိပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်မဟာဗျူဟာများ။
(က) Shear thickening electrolyte ။ထိပ်တန်း- ပုံမှန်လျှပ်စစ်ဓာတ်အတွက်၊ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုသည် ဘက်ထရီအတွင်းပိုင်းကို တိုတောင်းစေပြီး မီးလောင်မှုနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်းတို့ကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။အောက်ခြေ- ဖိအား သို့မဟုတ် ရိုက်ခတ်မှုအောက်တွင် ပွတ်တိုက်မှုဒဏ်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိစေသော ချွန်ထက်သည့်အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသော စမတ်အီလက်ထရွန်းအတ္ထုပ္ပတ္တိသည် ဘက်ထရီ၏စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဘေးကင်းမှုကို သိသာထင်ရှားစွာတိုးတက်စေသည့် ကြေမွမှုကို ကောင်းစွာခံနိုင်ရည်ရှိကြောင်း ပြသသည်။(ခ) လီသီယမ် ဒန်းဒရိုက်များကို စောစီးစွာသိရှိနိုင်စေရန်အတွက် Bifunctional separators။အတွင်းပိုင်းပတ်လမ်းပြတ်တောက်မှုကြောင့် ဘက်ထရီပျက်သွားသည့်အခါတွင်သာ လီသီယမ် ဒန်းဒရိုက်ဖြင့် ခွဲထွက်ခြင်းအား လုံးလုံးလျားလျား ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုကို ရှာတွေ့နိုင်သည့် သမားရိုးကျ လီသီယမ်ဘက်ထရီတွင် Dendrite ဖွဲ့စည်းခြင်း။နှိုင်းယှဥ်ကြည့်လျှင် bifunctional separator ပါရှိသော လီသီယမ်ဘက်ထရီတစ်ခု (သမားရိုးကျ ခွဲထုတ်သည့်အလွှာနှစ်ခုကြားတွင် ညှပ်ထားသော conducting layer ပါ၀င်သည်)၊ ကြီးထွားနေသော လီသီယမ် dendrite သည် separator အတွင်းသို့ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်ပြီး conducting copper အလွှာနှင့် ထိတွေ့ကာ ကျဆင်းသွားသော၊VCu-Li သည် အတွင်းပိုင်းဝါယာရှော့ကြောင့် ပျက်ယွင်းသွားတော့မည့် သတိပေးချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။သို့သော်၊ ဘက်ထရီအပြည့်သည် သုညအလားအလာဖြင့် ဘေးကင်းစွာ လည်ပတ်နေပါသည်။(A) နှင့် (B) ကို Springer Nature မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ပြင်ဆင်ခြင်း သို့မဟုတ် ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည်။(ဂ) အန္တရာယ်ရှိသော Li dendrites ကို စားသုံးရန်နှင့် ဘက်ထရီသက်တမ်းကို သက်တမ်းတိုးရန် Trilayer ခွဲထုတ်ကိရိယာ။ဘယ်ဘက်- Lithium anodes သည် dendritic အနည်ငယ်များကို အလွယ်တကူ ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်၊ ၎င်းသည် တဖြည်းဖြည်း ပိုကြီးလာပြီး inert polymer ခြားနားမှုကို ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်နိုင်သည်။dendrites များသည် နောက်ဆုံးတွင် cathode နှင့် anode ကို ချိတ်ဆက်သောအခါ၊ ဘက်ထရီသည် တိုတောင်းပြီး ပျက်သွားပါသည်။ညာဘက်- ဆီလီကာနာနိုအမှုန်အမွှားအလွှာကို စီးပွားဖြစ် ပေါ်လီမာခွဲထုတ်ခြင်းအလွှာနှစ်ခုဖြင့် ညှပ်ထားသည်။ထို့ကြောင့်၊ လီသီယမ် ဒန်းဒရိုက်များ ကြီးထွားလာပြီး ခွဲထုတ်ကိရိယာကို ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်သောအခါ ၎င်းတို့သည် ညှပ်ထားသော အလွှာရှိ ဆီလီကာနာနိုအမှုန်များကို ဆက်သွယ်ကာ လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းဖြင့် စားသုံးမည်ဖြစ်သည်။(ဃ) အီလက်ထရွန်အဏုကြည့်မှန်ပြောင်း (SEM) သည် ဆီလီကာနာနိုအမှုန်များကြားညှပ်ထားသော ခွဲထုတ်ကိရိယာ၏ပုံ။(င) သမားရိုးကျ ခွဲထွက်ကိရိယာ (အနီရောင်မျဉ်းကွေး) နှင့် Li/Li ဘက်ထရီ၏ ပုံမှန်ဗို့အားနှင့် အချိန်ပရိုဖိုင် နှင့် ဆီလီကာနာနိုအမှုန်များ ညှပ်ထားသော သုံးလွှာခွဲကိရိယာ (အနက်ရောင်မျဉ်းကွေး) တို့ကို တူညီသောအခြေအနေများတွင် စမ်းသပ်ထားသည်။(C)၊ (D) နှင့် (E) ကို John Wiley and Sons ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(စ) redox shuttle additives များ၏ ယန္တရားများကို သရုပ်ဖော်ပုံ၊အားအပြည့်သွင်းထားသော cathode မျက်နှာပြင်တွင်၊ redox additive သည် electrolyte မှတဆင့် anode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ၎င်း၏ မူလအခြေအနေ [R] သို့ ပြန်လည်လျော့ကျသွားမည့် redox additive ကို ပုံစံ [O] သို့ oxidize လုပ်ပါသည်။ဓာတ်တိုးခြင်း-ပျံ့နှံ့-လျှော့ချ-ပျံ့ပွားခြင်း၏ လျှပ်စစ်ဓာတုစက်ဝန်းအား အကန့်အသတ်မရှိ ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပြီး ထို့ကြောင့် အန္တရာယ်ရှိသော ငွေပိုသွင်းခြင်းမှ cathode အလားအလာကို သော့ခတ်ထားသည်။(ဆ) redox shuttle additives များ၏ ရိုးရိုးဓာတုဖွဲ့စည်းပုံများ။(ဇ) မြင့်မားသောအလားအလာများတွင် လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းဖြင့် ပေါ်လီမာဖြစ်စေနိုင်သော အပိုအားဖြည့်ပစ္စည်းများအား ပိတ်ခြင်း၏ယန္တရား။(၁) ငွေပိုထည့်ဝင်သော ပစ္စည်းများ ပိတ်ခြင်း၏ ပုံမှန် ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံများ။additives များ၏ လုပ်ဆောင်နိုင်သော အလားအလာများကို (G)၊ (H) နှင့် (I) တို့တွင် မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံတစ်ခုစီအောက်တွင် ဖော်ပြထားပါသည်။
Separator များသည် cathode နှင့် anode တို့ကို အီလက်ထရွန်နစ်နည်းဖြင့် ကာရံထားနိုင်ပြီး လွန်ခဲ့သည့်အဆင့် 1 တွင် ထပ်မံယိုယွင်းပျက်စီးခြင်းမှ ကာကွယ်ရန် တည်နေရာအတွင်းရှိ ဘက်ထရီ၏ ကျန်းမာရေးအခြေအနေကို စောင့်ကြည့်ရာတွင် အရေးကြီးသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ပေါ်လီမာ-သတ္တု-ပိုလီမာ trilayer configuration (ပုံ။ 3B) ဗို့အားအာရုံခံလုပ်ဆောင်ချက်အသစ်ကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။dendrite သည် ပေါက်ထွက်ပြီး အလယ်အလတ်အလွှာသို့ ရောက်ရှိသောအခါ၊ ၎င်းသည် သတ္တုအလွှာနှင့် ၎င်းတို့ကြားတွင် ရုတ်တရက် ဗို့အားကျဆင်းသွားခြင်းကို အထွက်တစ်ခုအဖြစ် ချက်ချင်းသိရှိနိုင်စေရန် သတ္တုအလွှာနှင့် anode ကို ချိတ်ဆက်ပေးမည်ဖြစ်သည်။
ထောက်လှမ်းခြင်းအပြင်၊ အန္တရာယ်ရှိသော Li dendrites များကို စားသုံးရန်နှင့် ခြားနားခြင်းအား ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်ပြီးနောက် ၎င်းတို့၏ကြီးထွားမှုကို နှေးကွေးစေရန် trilayer ခွဲခြားသည့်ကိရိယာကို ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည်။စီလီကာနာနိုအမှုန်အမွှားအလွှာကို စီးပွားဖြစ် polyolefin ခွဲခြားသည့်အလွှာနှစ်ခုဖြင့် ညှပ်ချထားသည်။ပုံ ၃၊ C နှင့် D) သည် ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်နိုင်သည့် အန္တရာယ်ရှိသော Li dendrites မှန်သမျှကို စားသုံးနိုင်ပြီး ဘက်ထရီဘေးကင်းမှုကို ထိရောက်စွာ မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ကာကွယ်ထားသော ဘက်ထရီ၏ သက်တမ်းသည် သမားရိုးကျ ခြားနားမှုများရှိခြင်းထက် ငါးဆခန့် သိသိသာသာ သက်တမ်းတိုးခဲ့သည် (ပုံ။ 3E).
ငွေပိုကာကွယ်ခြင်း။Overcharging ကို ၎င်း၏ဒီဇိုင်းဗို့အားထက်ကျော်လွန်၍ ဘက်ထရီအားအားသွင်းခြင်းဟု သတ်မှတ်သည်။အားပိုသွင်းခြင်းသည် မြင့်မားသောတိကျသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆ၊ ပြင်းထန်သောအားသွင်းပရိုဖိုင်များစသည်ဖြင့် အစပျိုးနိုင်သည်၊ ၎င်းသည် (i) ဘက်ထရီ၏လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်မှုနှင့် ဘေးကင်းမှုကို ပြင်းထန်စွာထိခိုက်စေသည့် (၁) Li metal ၏ anode တွင် အပ်နှံခြင်းအပါအဝင် ပြဿနာများစွာကိုဆောင်ကြဉ်းပေးနိုင်သည်။(ii) အောက်ဆီဂျင်ထုတ်လွှတ်သော cathode ပစ္စည်း၏ပြိုကွဲခြင်း၊နှင့် (iii) အပူနှင့် ဓာတ်ငွေ့ထွက်ပစ္စည်းများ (H2၊ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်၊ CO စသည်) တို့သည် အပူထွက်လွန်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသော အော်ဂဲနစ် အီလက်ထရိုလစ်၏ ပြိုကွဲပျက်စီးခြင်း၊ဆွေးမြေ့နေစဉ်အတွင်း လျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုများသည် ရှုပ်ထွေးသည်၊ အချို့ကို အောက်တွင်ဖော်ပြထားသည်။
ကြယ်ပွင့် (*) သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဓာတ်ငွေ့သည် ပရိုတစ်မှ ဆင်းသက်လာပြီး cathode တွင် ကာဗွန်နိတ်ဓာတ်တိုးလာချိန်တွင် ထုတ်ပေးသည့်အုပ်စုများကို ချန်ထားခဲ့ကာ၊ ထို့နောက် anode သို့ ပျံ့နှံ့သွားပြီး လျော့နည်းသွားစေရန် H2 ကို ထုတ်ပေးသည်။
၎င်းတို့၏ လုပ်ဆောင်ချက်များတွင် ကွဲပြားမှုများအပေါ် အခြေခံ၍ အားပိုပေးသော အကာအကွယ် ပေါင်းထည့်မှုများကို redox shuttle additives နှင့် shutdown additives များအဖြစ် ခွဲခြားနိုင်ပါသည်။ဆဲလ်လည်ပတ်မှုကို အပြီးတိုင် ရပ်ဆိုင်းထားချိန်တွင် ယခင်သည် ဆဲလ်အား ပြန်အမ်းမရအောင် အကာအကွယ်ပေးသည်။
အားပိုလျှံလာသောအခါ ဘက်ထရီထဲသို့ ထိုးသွင်းထားသော ပိုလျှံအားကို လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒနည်းဖြင့် ဖယ်ထုတ်ခြင်းဖြင့် Redox shuttle additives များကို လုပ်ဆောင်သည်။တွင်ပြထားသည့်အတိုင်းပုံ။ 3Fယန္တရားသည် electrolyte anodic ပြိုကွဲခြင်းထက် အနည်းငယ်နိမ့်သော ဓာတ်တိုးနိုင်ချေရှိသော redox additive ကို အခြေခံထားသည်။အားအပြည့်သွင်းထားသော cathode မျက်နှာပြင်တွင်၊ redox additive သည် electrolyte မှတဆင့်ပျံ့နှံ့ပြီးနောက် anode ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ၎င်း၏မူလအခြေအနေ [R] သို့ ပြန်လည်လျော့ကျသွားသည့် redox additive ကို ပုံစံ [O] သို့ oxidized စေသည်။ထို့နောက်တွင်၊ လျှော့ထည့်ထားသော additive သည် cathode သို့ပြန်ပျံ့နိုင်ပြီး၊ "oxidation-diffusion-reduction-dffusion" ၏ electrochemical cycle ကို အကန့်အသတ်မရှိ ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပြီး ထို့ကြောင့် cathode အလားအလာကို ပိုမိုအန္တရာယ်ရှိသော ငွေပိုသွင်းခြင်းမှ သော့ခတ်ထားသည်။လေ့လာမှုများအရ additives ၏ redox အလားအလာသည် cathode ၏အလားအလာအထက် 0.3 မှ 0.4 V ခန့်ရှိသင့်သည်။
ကောင်းစွာအံဝင်ခွင်ကျသော ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံများနှင့် redox အလားအလာများပါရှိသော ပေါင်းစပ်ထည့်သွင်းမှုများဖြစ်သည့် organometallic metallocenes၊ phenothiazines၊ triphenylamines၊ dimethoxybenzenes နှင့် ၎င်းတို့၏ အနွှယ်ခံပစ္စည်းများ နှင့် 2-(pentafluorophenyl)-tetrafluoro-1,3,2-benzodioxaborole (ပုံ။ 3G)မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံများကို အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်စေခြင်းဖြင့်၊ ဓာတ်တိုးနိုင်သည့်အလားအလာများကို လျင်မြန်စွာဖွံ့ဖြိုးနေသော ဗို့အားမြင့် cathode ပစ္စည်းများနှင့် electrolytes များအတွက် သင့်လျော်သည့် 4 V အထက်သို့ ချိန်ညှိနိုင်သည်။အခြေခံဒီဇိုင်းနိယာမတွင် ဓာတ်တိုးနိုင်ခြေကို တိုးမြင့်လာစေပြီး အီလက်ထရွန်ထုတ်ယူသည့် အစားထိုးပစ္စည်းများကို ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် ပေါင်းထည့်မှု၏ အမြင့်ဆုံးသော မော်လီကျူးပတ်လမ်းကြောင်းကို လျှော့ချခြင်း ပါဝင်သည်။အော်ဂဲနစ်ပစ္စည်းများအပြင်၊ အချို့သောမနစ်သောဆားများသည် အီလက်ထရွန်းဆားအဖြစ် လုပ်ဆောင်နိုင်ရုံသာမက perfluoroborane အစုလိုက်အပြုံလိုက်ဆားများ (Lithium fluorododecaborates (Li2B12F) ကဲ့သို့ redox shuttle အဖြစ်လည်း လုပ်ဆောင်နိုင်သည် ။xH12−x)]၊ ထိရောက်သော redox shuttle additives များကိုလည်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။
အပိုငွေဖြည့်ပစ္စည်းများကို ပိတ်ပစ်ခြင်းသည် ပြန်မလှည့်နိုင်သော ငွေပိုကာကွယ်ရေး ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ၏ အမျိုးအစားတစ်ခုဖြစ်သည်။၎င်းတို့သည် မြင့်မားသော အလားအလာရှိသော ဓာတ်ငွေ့များကို ထုတ်လွှတ်ခြင်းဖြင့် သော်လည်းကောင်း ၎င်းတို့သည် လက်ရှိ နှောင့်ယှက်သည့် ကိရိယာကို အသက်ဝင်စေသည့် သို့မဟုတ် ကပ်ဘေးရလဒ်များ မပေါ်ပေါက်မီ ဘက်ထရီလည်ပတ်မှုကို အဆုံးသတ်ရန် မြင့်မားသော အလားအလာများဖြင့် လျှပ်စစ်ဓာတုပစ္စည်းများ ပေါ်လီမာပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် (ပုံ။ 3H)ယခင်နမူနာများတွင် xylene၊ cyclohexylbenzene နှင့် biphenyl များပါဝင်ပြီး နောက်ဥပမာများတွင် biphenyl နှင့် အခြားသော အစားထိုးရနံ့သာဒြပ်ပေါင်းများ ပါဝင်သည် (ပုံ 3I)shutdown additives ၏ဆိုးကျိုးများသည် ဤဒြပ်ပေါင်းများ၏ နောက်ပြန်မဆုတ်နိုင်သော ဓာတ်တိုးခြင်းကြောင့် LIBs ၏ ရေရှည်လည်ပတ်မှုနှင့် သိုလှောင်မှုစွမ်းဆောင်ရည်များ ဖြစ်နေဆဲဖြစ်သည်။
အဆင့် 2 (အပူစုဆောင်းခြင်းနှင့်ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်) တွင်ပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်
ယုံကြည်စိတ်ချရသော cathode ပစ္စည်းများ။အလွှာလိုက်အောက်ဆိုဒ်များဖြစ်သည့် LiCoO2၊ LiNiO2 နှင့် LiMnO2 ကဲ့သို့ လစ်သီယမ်အသွင်ပြောင်း သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များ၊spinel-အမျိုးအစားအောက်ဆိုဒ် LiM2O4;နှင့် polyanion အမျိုးအစား LiFePO4 တို့သည် လူကြိုက်များသော cathode ပစ္စည်းများကို အသုံးပြုကြပြီး အထူးသဖြင့် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ဘေးကင်းရေးပြဿနာများရှိသည်။၎င်းတို့အနက်မှ သံလွင်ဖွဲ့စည်းပုံရှိသော LiFePO4 သည် 400°C အထိ တည်ငြိမ်ပြီး LiCoO2 သည် 250°C တွင် ပြိုကွဲသွားချိန်တွင် အတော်လေး ဘေးကင်းပါသည်။LiFePO4 ၏ လုံခြုံစိတ်ချရမှု ပိုမိုကောင်းမွန်လာရခြင်း၏ အကြောင်းရင်းမှာ အောက်ဆီဂျင်အိုင်းယွန်းများအားလုံးသည် P5+ ဖြင့် ခိုင်ခံ့သော covalent နှောင်ကြိုးများကို PO43− tetrahedral polyanions များအဖြစ် ဖွဲ့စည်းနိုင်သောကြောင့်၊ ၎င်းသည် သုံးဖက်မြင်ဘောင်တစ်ခုလုံးကို တည်ငြိမ်စေပြီး အခြားသော cathode ပစ္စည်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပိုမိုကောင်းမွန်သော တည်ငြိမ်မှုကို ပေးစွမ်းနိုင်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။ ဘက်ထရီ မီးလောင်မှုအချို့ ဖြစ်ပွားခဲ့ကြောင်း သိရသည်။မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် ဤ cathode ပစ္စည်းများ ပြိုကွဲခြင်းနှင့် လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်းတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပြီး အတူတကွ လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်းတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည့် မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် cathode ပစ္စည်းများ ပြိုကွဲခြင်းမှ ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ LiNiO2 ၏ အလွှာလိုက်အောက်ဆိုဒ်၏ ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံသည် Li+ နှင့် ဆင်တူသော အိုင်ယွန်အရွယ်အစား Ni2+ တည်ရှိခြင်းကြောင့် မတည်မငြိမ်ဖြစ်နေသည်။ပျက်ပြယ်နေသော လီxNiO2 (x< 1) ပိုမိုတည်ငြိမ်သော spinel-type အဆင့် LiNi2O4 (spinel) နှင့် rocksalt-type NiO အဖြစ်သို့ 200°C ဝန်းကျင်တွင် အောက်ဆီဂျင်ကို အရည် electrolyte အဖြစ် ထုတ်လွှတ်ပြီး electrolyte လောင်ကျွမ်းမှုကို ဖြစ်စေသည်။
atom doping နှင့် surface protection coatings ဖြင့် ဤ cathode ပစ္စည်းများ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ရန် အတော်အတန် အားထုတ်မှုများ ပြုလုပ်ထားသည်။
Atom doping သည် ထွက်ပေါ်လာသော တည်ငြိမ်သော crystal structures ကြောင့် အလွှာလိုက် အောက်ဆိုဒ်ပစ္စည်းများ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုကို သိသိသာသာတိုးစေနိုင်သည်။LiNiO2 သို့မဟုတ် Li1.05Mn1.95O4 ၏ အပူပိုင်းတည်ငြိမ်မှုကို Co၊ Mn၊ Mg နှင့် Al ကဲ့သို့သော အခြားသတ္တုဓာတ်များဖြင့် Ni သို့မဟုတ် Mn ၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း အစားထိုးခြင်းဖြင့် သိသာစွာ တိုးတက်လာနိုင်သည်။LiCoO2 အတွက် Ni နှင့် Mn ကဲ့သို့သော doping နှင့် သတ္တုစပ်ဒြပ်စင်များကို နိဒါန်းပျိုးခြင်းသည် ဆွေးမြေ့မှုစတင်ခြင်းအပူချိန်ကို သိသိသာသာတိုးမြင့်စေနိုင်သည်။Tdec သည် မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် electrolyte နှင့် တုံ့ပြန်မှုများကို ရှောင်ကြဉ်ပါ။သို့သော်၊ ယေဘုယျအားဖြင့် cathode အပူတည်ငြိမ်မှု တိုးလာခြင်းသည် သတ်သတ်မှတ်မှတ် စွမ်းရည်ဖြင့် ယဇ်ပူဇော်ခြင်းဖြင့် လာပါသည်။ဤပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန်အတွက် အလွှာလိုက်လီသီယမ်နီကယ်ကိုဘော့မန်းဂနိစ်အောက်ဆိုဒ်ကိုအခြေခံ၍ အားပြန်သွင်းနိုင်သော လီသီယမ်ဘက်ထရီများအတွက် စူးစိုက်မှု-အရောင်ခြယ်ထားသော cathode ပစ္စည်းကို တီထွင်ခဲ့သည် (ပုံ။ 4A)ဤပစ္စည်းတွင်၊ အမှုန်တစ်ခုစီတွင် Ni-ကြွယ်ဝသောဗဟိုအစုအဝေးနှင့် Mn-ကြွယ်ဝသော အပြင်ဘက်အလွှာပါရှိပြီး Ni အာရုံစူးစိုက်မှုကို လျော့ကျစေပြီး မျက်နှာပြင်ချဉ်းကပ်လာသည်နှင့်အမျှ Mn နှင့် Co အာရုံစူးစိုက်မှု တိုးလာသည် (ပုံ။ 4B)ယခင်ပစ္စည်းသည် မြင့်မားသောစွမ်းရည်ကို ပေးစွမ်းသော်လည်း နောက်ပိုင်းတွင် အပူတည်ငြိမ်မှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။ဤအရာဝတ္ထု cathode ပစ္စည်းသည် ၎င်းတို့၏ လျှပ်စစ်ဓာတု စွမ်းဆောင်မှုကို မထိခိုက်စေဘဲ ဘက်ထရီများ၏ ဘေးကင်းမှုကို တိုးတက်စေရန် ပြသခဲ့သည် (ပုံ။ 4C).
ပုံ 4 အဆင့် 2 ရှိပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်မဟာဗျူဟာများ- ယုံကြည်စိတ်ချရသော cathodes ။
(က) အာရုံစူးစိုက်မှု-အရောင်ပြောင်းသည့် အပြင်ဘက်အလွှာဖြင့် ဝန်းရံထားသော Ni-ကြွယ်ဝသော အူတိုင်ပါသည့် အပြုသဘောဆောင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအမှုန်အမွှား၏ ဇယားကွက်။အမှုန်တစ်ခုစီတွင် Ni ကြွယ်ဝသော ဗဟိုအစုလိုက် Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 နှင့် Mn-ကြွယ်ဝသော အပြင်အလွှာ [Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2] တွင် Ni အာရုံစူးစိုက်မှုကို လျော့ကျစေပြီး Mn နှင့် Co ပြင်းအား တိုးလာစေသည်။ မျက်နှာပြင်နီးလာသည်နှင့်အမျှ၊ယခင်ပစ္စည်းသည် မြင့်မားသောစွမ်းရည်ကို ပေးစွမ်းသော်လည်း နောက်ပိုင်းတွင် အပူတည်ငြိမ်မှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။ပျမ်းမျှဖွဲ့စည်းမှုမှာ Li(Ni0.68Co0.18Mn0.18)O2 ဖြစ်သည်။ပုံမှန်အမှုန်အမွှားတစ်ခု၏ ညာဘက်တွင် စကင်န်ဖတ်ထားသော အီလက်ထရွန်မိုက်ခရိုဂရပ်ကိုလည်း ပြထားသည်။(ခ) အီလက်ထရွန်-စုံစမ်းစစ်ဆေးခြင်း ဓာတ်မှန်ရိုက်ခြင်း မိုက်ခရိုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း၏ နောက်ဆုံး လီသီယမ်အောက်ဆိုဒ် Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2။ကြားလွှာရှိ Ni၊ Mn နှင့် Co တို့၏ အာရုံစူးစိုက်မှု တဖြည်းဖြည်း ပြောင်းလဲသွားသည်ကို ထင်ရှားသည်။Ni အာရုံစူးစိုက်မှု လျော့နည်းသွားကာ Co နှင့် Mn အာရုံစူးစိုက်မှုသည် မျက်နှာပြင်ဆီသို့ တိုးလာသည်။(ဂ) အာရုံစူးစိုက်မှု-အရောင်ခြယ်ပစ္စည်း Li(Ni0.64Co0.18Mn0.18)O2၊ Ni-ကြွယ်ဝသော ဗဟိုပစ္စည်း Li(Ni0.8Co0.1Mn0) ရှိသော အီလက်ထရွန်း၏ တုံ့ပြန်မှုမှ အပူစီးဆင်းမှုကို ပြသသည့် ကွဲပြားသောစကင်န်ကယ်လိုရီမက်ထရီ (DSC) သဲလွန်စများ။ 1) O2 နှင့် Mn ကြွယ်ဝသော အပြင်အလွှာ [Li(Ni0.46Co0.23Mn0.31)O2]။ပစ္စည်းများအား 4.3 V. (A), (B), နှင့် (C) သို့ Springer Nature မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်လုပ်ထားပါသည်။(ဃ) ဘယ်ဘက်- AlPO4 နာနိုအမှုန်- coated LiCoO2 ၏ တောက်ပသော အကွက်ပုံ ထုတ်လွှင့်မှု အီလက်ထရွန် အဏုကြည့်မှန်ဘီလူး (TEM)စွမ်းအင်ပျံ့လွင့်သော ဓာတ်မှန် spectrometry သည် အပေါ်ယံလွှာရှိ Al နှင့် P အစိတ်အပိုင်းများကို အတည်ပြုသည်။ညာဘက်- နာနိုစကေးအပေါ်ယံပိုင်းအလွှာရှိ AlPO4 နာနိုအမှုန်များ (အချင်း 3 nm) ကိုပြသသည့် အရည်အသွေးမြင့် TEM ပုံ။မြှားများသည် AlPO4 အလွှာနှင့် LiCoO2 ကြားရှိ interface ကိုညွှန်ပြသည်။(င) ဘယ်ဘက်- 12-V အားပိုသွင်းစမ်းသပ်ပြီးနောက် ဗလာ LiCoO2 cathode ပါရှိသော ဆဲလ်ပုံ။ထိုဗို့အားဖြင့် ဆဲလ်သည် လောင်ကျွမ်းပြီး ပေါက်ကွဲသွားသည်။ညာဘက်- 12-V အားပိုသွင်းစမ်းသပ်ပြီးနောက် AlPO4 nanoparticle-coated LiCoO2 ပါဝင်သော ဆဲလ်ပုံ။(ဃ) နှင့် (E) ကို John Wiley and Sons ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။
အပူတည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ရန် နောက်ထပ်နည်းဗျူဟာတစ်ခုမှာ cathode ပစ္စည်းအား အပူတည်ငြိမ်သော Li+ conducting ဒြပ်ပေါင်းများ ပါးလွှာသောအလွှာဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားခြင်းဖြစ်ပြီး cathode ပစ္စည်းများ၏ electrolyte နှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့မှုကို တားဆီးနိုင်ပြီး ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုနှင့် အပူထုတ်ပေးမှုကို လျော့နည်းစေပါသည်။အပေါ်ယံအလွှာများသည် ဓာတ်မတည့်သောရုပ်ရှင်များဖြစ်နိုင်သည် (ဥပမာ၊ ZnO ၊ Al2O3၊ AlPO4 ၊ AlF3 စသည်ဖြင့်)၊ပုံ ၄, D နှင့် E) သို့မဟုတ် အော်ဂဲနစ်ရုပ်ရှင်များဖြစ်သည့် poly(diallyldimethylammonium chloride)၊ γ-butyrolactone additives ဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသော အကာအကွယ်ရုပ်ရှင်များ၊ နှင့် multicomponent additives (vinylene carbonate၊ 1,3-propylene sulfite နှင့် dimethylacetamide) တို့ပါဝင်သည်။
အပြုသဘောဆောင်သော အပူချိန်ကိန်းကိန်းပါသော အပေါ်ယံအလွှာကို မိတ်ဆက်ခြင်းသည် cathode ဘေးကင်းမှုကို တိုးမြှင့်ရန်အတွက်လည်း ထိရောက်မှုရှိပါသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ poly(3-decylthiophene)-coated LiCoO2 cathodes သည် အပူချိန် >80°C အထိတက်လာသည်နှင့်အမျှ လျှပ်ကူးပိုလီမာအလွှာသည် အလွန်ခံနိုင်ရည်ရှိသောအခြေအနေသို့ လျင်မြန်စွာပြောင်းလဲနိုင်သောကြောင့် လျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုနှင့် ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုများကို ပိတ်နိုင်သည်။ဟိုက်ပါကိုင်းအကိုင်းဗိသုကာဖြင့် ကိုယ်တိုင်အဆုံးသတ်ထားသော oligomer များ၏ အပေါ်ယံအလွှာများသည် cathode ဘက်မှဘက်ထရီကိုပိတ်ရန် အပူတုံ့ပြန်မှုပိတ်ဆို့သည့်အလွှာအဖြစ်လည်း လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။
အပူဖြင့်ပြောင်းနိုင်သော လက်ရှိစုဆောင်းသူ။အဆင့် 2 တွင် ဘက်ထရီ အပူချိန် တိုးလာချိန်တွင် လျှပ်စစ်ဓာတု တုံ့ပြန်မှုများကို ပိတ်ပစ်ခြင်းဖြင့် အပူချိန် ထပ်မံတိုးလာခြင်းကို ထိရောက်စွာ တားဆီးနိုင်သည်။လျင်မြန်ပြီး ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော အပူချိန်တုံ့ပြန်မှုရှိသော ပိုလီမာခလုတ် (TRPS) ကို လက်ရှိစုဆောင်းသူတွင် အတွင်းပိုင်း၌ ထည့်သွင်းထားသည် (ပုံ။ 5A)TRPS ပါးလွှာသော ဖလင်တွင် လျှပ်ကူးပစ္စည်း အဖြည့်ခံအဖြစ် လျှပ်ကူးဂရာဖင်- coated spiky nanostructured နီကယ် (GrNi) အမှုန်များနှင့် PE matrix ကြီးမားသော အပူချဲ့ကိန်း (α ~ 10−4 K−1) ပါဝင်ပါသည်။as-fabricated polymer composite films များသည် အခန်းအပူချိန်တွင် မြင့်မားသော conductivity (σ) ကိုပြသသော်လည်း အပူချိန်သည် switching temperature နီးကပ်လာသောအခါ (T၎) လျှပ်ကူးပစ္စည်း အမှုန်များကို ပိုင်းခြားပြီး လျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းများကို ကွဲသွားစေသည့် ပိုလီမာ ထုထည်ချဲ့ထွင်မှုကြောင့် ပြင်းအား ခုနစ်မှ ရှစ်ကြားအတွင်း လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းသည် 1 စက္ကန့်အတွင်း ကျဆင်းသွားသည် (ပုံ။ 5B)ဖလင်သည် ချက်ခြင်း insulating ဖြစ်လာပြီး ဘက်ထရီလည်ပတ်မှုကို ရပ်တန့်စေသည် (ပုံ။ 5C)ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် အလွန်ပြောင်းပြန်ဖြစ်ပြီး စွမ်းဆောင်ရည်ကို မထိခိုက်စေဘဲ အများအပြား အပူလွန်ကဲသည့်ဖြစ်ရပ်များပြီးနောက်တွင်ပင် လုပ်ဆောင်နိုင်သည်။
ပုံ 5 အဆင့် 2 ရှိပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်မဟာဗျူဟာများ။
(က) TRPS လက်ရှိစုဆောင်းသူ၏ အပူကူးပြောင်းမှု ယန္တရား၏ သရုပ်ဖော်ပုံ။ဘေးကင်းသောဘက်ထရီတွင် ပါးလွှာသော TRPS အလွှာဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသော လက်ရှိစုဆောင်းသူတစ်ခု သို့မဟုတ် နှစ်ခုရှိသည်။၎င်းသည် ပုံမှန်အခန်းအပူချိန်တွင် လုပ်ဆောင်သည်။သို့ရာတွင်၊ အပူချိန်မြင့်မားသော သို့မဟုတ် ကြီးမားသောလျှပ်စီးကြောင်းတွင်၊ ပေါ်လီမာမက်ထရစ်သည် ချဲ့ထွင်လာသောကြောင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းအမှုန်များကို ခွဲထုတ်နိုင်ကာ ၎င်း၏လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို ကျဆင်းစေပြီး ၎င်း၏ခံနိုင်ရည်ကို တိုးမြင့်လာစေကာ ဘက်ထရီကို ပိတ်ပစ်နိုင်သည်။ထို့ကြောင့် ဘက်ထရီဖွဲ့စည်းပုံအား ထိခိုက်မှုမရှိဘဲ ကာကွယ်နိုင်သည်။အအေးခံသောအခါတွင်၊ ပိုလီမာသည် ကျုံ့သွားပြီး မူလလျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းကို ပြန်လည်ရရှိစေသည်။(ခ) မတူညီသော GrNi loadings နှင့် GrNi ၏ 30% (v/v) loading နှင့်အတူ PE/GrNi အပါအဝင် မတူညီသော TRPS ရုပ်ရှင်များ၏ ခုခံနိုင်စွမ်းပြောင်းလဲမှု။(ဂ) 25°C နှင့် ပိတ်ခြင်းကြားတွင် ဘေးကင်းသော LiCoO2 ဘက်ထရီ စက်ဘီးစီးခြင်း၏ စွမ်းဆောင်ရည် အနှစ်ချုပ်။70°C တွင် သုညအနီးရှိ စွမ်းရည်သည် အပြည့်အဝ ပိတ်ခြင်းကို ညွှန်ပြသည်။(A), (B), နှင့် (C) ကို Springer Nature ၏ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည်။(ဃ) LIB များအတွက် microsphere-based shutdown concept ၏ သရုပ်ဖော်ပုံ။အရေးကြီးသော အတွင်းဘက်ထရီ အပူချိန်အထက်တွင် အပူအကူးအပြောင်း (အရည်ပျော်ခြင်း) ခံရသော အပူချိန်တုံ့ပြန်နိုင်သော မိုက်ခရိုစဖီးယားများဖြင့် အီလက်ထရွန်းများကို လုပ်ဆောင်သည်။သွန်းသော ဆေးတောင့်များသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်း မျက်နှာပြင်ကို ဖုံးအုပ်ကာ အိုင်ယွန် လျှပ်ကာအတားအဆီးတစ်ခုအဖြစ် ဖန်တီးကာ ဘက်ထရီဆဲလ်ကို ပိတ်ပစ်လိုက်သည်။(င) ၉၄% အလူမီနာ အမှုန်အမွှားများနှင့် 6% စတီရင်း-ဘူတာဒီန ရော်ဘာ (SBR) binder တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော ပါးလွှာပြီး အလိုလို ရပ်တည်နေသော ဇီဝကမ္မပစ္စည်း ပေါင်းစပ်အမြှေးပါးကို ဖြေရှင်းချက်ပုံသွင်းနည်းဖြင့် ပြင်ဆင်ခဲ့သည်။ညာဘက်- inorganic composite separator နှင့် PE ခြားနားခြင်း၏ အပူတည်ငြိမ်မှုကို ပြသသော ဓာတ်ပုံများ။ခြားနားချက်များကို 130 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင်မိနစ် 40 ကြာထားပါ။PE သည် အစက်စတုရန်းဖြင့် ဧရိယာမှ သိသာစွာ ကျုံ့သွားသည်။သို့ရာတွင်၊ ပေါင်းစပ်ခြားနားချက်သည် သိသိသာသာ ကျုံ့သွားသည်ကို မပြခဲ့ပါ။Elsevier ၏ခွင့်ပြုချက်ဖြင့်ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(စ) အပူချိန်နိမ့်ကျုံ့မှုနည်းသော အပူချိန်မြင့်သော ခွဲထွက်ပစ္စည်းများအဖြစ် အရည်ပျော်မြင့် ပိုလီမာအချို့၏ မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံ။ထိပ်တန်း- polyimide (PI)။အလယ်- ဆယ်လူလိုစအောက်ခြေ- poly(butylene) terephthalate။(ဆ) ဘယ်ဘက်- PI ၏ DSC ရောင်စဉ်ကို PE နှင့် PP ခြားနားချက်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်း၊PI ခွဲထုတ်ကိရိယာသည် အပူချိန် 30° မှ 275°C တွင် အလွန်ကောင်းမွန်သော အပူတည်ငြိမ်မှုကို ပြသသည်။ညာဘက်- propylene carbonate electrolyte နှင့် propylene carbonate electrolyte ကဲ့သို့ ပေါင်းစပ်ထားသော PI ခွဲထွက်ကိရိယာ၏ စိုစွတ်မှုအား စီးပွားရေးဆိုင်ရာ ခြားနားချက်တစ်ခု၏ စိုစွတ်နိုင်မှုကို ဒစ်ဂျစ်တယ်ကင်မရာဓာတ်ပုံများ။American Chemical Society မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။
အပူပိုင်းပိတ်ခြင်းခြားနားချက်များ။အဆင့် 2 တွင် ဘက်ထရီများ အပူလွန်ကဲခြင်းမှ တားဆီးရန် နောက်ထပ်နည်းဗျူဟာတစ်ခုမှာ စီခွဲကိရိယာမှတဆင့် Li ions ၏ conduction လမ်းကြောင်းကို ပိတ်ရန်ဖြစ်သည်။Separators များသည် ionic သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကို ခွင့်ပြုနေစဉ်တွင် စွမ်းအင်မြင့် cathode နှင့် anode ပစ္စည်းများကြားတွင် တိုက်ရိုက်လျှပ်စစ်ထိတွေ့မှုကို တားဆီးသောကြောင့် LIBs များဘေးကင်းရေးအတွက် အဓိကအစိတ်အပိုင်းများဖြစ်သည်။PP နှင့် PE တို့သည် အသုံးအများဆုံးပစ္စည်းများဖြစ်ကြသော်လည်း ၎င်းတို့တွင် အရည်ပျော်မှတ်များသည် ~165° နှင့် ~135°C အသီးသီးရှိသည်။ကုန်သွယ်မှု LIB အတွက်၊ PP/PE/PP သုံးလွှာဖွဲ့စည်းပုံပါရှိသော ခြားနားမှုများကို PE သည် အကာအကွယ်အလယ်အလွှာတစ်ခုဖြစ်သည့် ကုန်သွယ်မှုပြုပြီးဖြစ်သည်။ဘက်ထရီ၏အတွင်းပိုင်းအပူချိန်သည် အရေးကြီးသောအပူချိန် (~130°C) ထက် တိုးလာသောအခါ၊ porous PE အလွှာသည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း အရည်ပျော်သွားကာ ဖလင်ချွေးပေါက်များကို ပိတ်ကာ အရည် electrolyte အတွင်းရှိ အိုင်းယွန်းများ ရွှေ့ပြောင်းခြင်းကို တားဆီးပေးကာ PP အလွှာသည် အတွင်းပိုင်းကိုရှောင်ရှားရန် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ပံ့ပိုးမှုပေးပါသည်။ အတိုကောက်။တနည်းအားဖြင့်၊ LIB ၏ အပူရှိန်ကြောင့် ပိတ်ခြင်းအား အပူချိန်တုံ့ပြန်မှု PE သို့မဟုတ် paraffin wax မိုက်ခရိုစဖီးယားများကို အသုံးပြု၍ ဘက်ထရီ anodes သို့မဟုတ် separators များ၏ အကာအကွယ်အလွှာအဖြစ် အောင်မြင်နိုင်သည်။အတွင်းဘက်ထရီအပူချိန်သည် အရေးကြီးသောတန်ဖိုးသို့ရောက်ရှိသောအခါ၊ microspheres များသည် anode/separator ကို အရည်ပျော်ပြီး စိမ့်ဝင်မ၀င်နိုင်သော အတားအဆီးတစ်ခုဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားကာ Li-ion သယ်ယူပို့ဆောင်ခြင်းကို ရပ်တန့်ကာ ဆဲလ်အား အပြီးတိုင်ပိတ်သွားသည် (ပုံ။ 5D).
မြင့်မားသောအပူတည်ငြိမ်မှုနှင့်အတူခြားနားချက်များ။ဘက်ထရီခြားနားခြင်းများ၏ အပူပိုင်းတည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ရန် လွန်ခဲ့သည့်နှစ်များစွာအတွင်း ချဉ်းကပ်မှုနှစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့သည်-
(1) ရှိပြီးသား polyolefin ခွဲခြားသည့်မျက်နှာပြင်များပေါ်တွင် သို့မဟုတ် ပေါ်လီမာရစ်ပစ္စည်းများတွင် ကြွေထည်အမှုန့်များ မြှုပ်နှံထားသည့် SiO2 နှင့် Al2O3 ကဲ့သို့သော ကြွေလွှာများဖြစ်သော SiO2 နှင့် Al2O3 ကဲ့သို့ ကြွေလွှာများပေါ်တွင် မျက်နှာပြင်ကြီးထွားမှုဖြင့် ဖန်တီးထားသော ကြွေထည်အဆင့်မြှင့်ထားသော ခွဲခွာကိရိယာများ (ပုံ။ 5E) ၊ အလွန်မြင့်မားသော အရည်ပျော်မှတ်များနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာအား မြင့်မားမှုကိုပြသပြီး အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းလည်း မြင့်မားသည်။Separion (ကုန်သွယ်မှုအမည်) ကဲ့သို့သော ဤနည်းဗျူဟာဖြင့် ဖန်တီးထားသော ပေါင်းစပ်ခွဲထွက်ကိရိယာအချို့ကို စီးပွားဖြစ်ပြုလုပ်ခဲ့သည်။
(2) Polyolefin မှ မြင့်မားသော အရည်ပျော်သည့် အပူချိန် ပိုလီမာများ ဖြစ်သည့် polyimide , cellulose , poly(butylene) terephthalate နှင့် အခြားသော analogous poly(esters) ကဲ့သို့သော အပူပေါ်ရှိ ကျုံ့သွားမှု နည်းပါးသည့် အပူရှိန်ကို ပြောင်းလဲခြင်း သည် အပူတည်ငြိမ်မှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည့် အခြားသော ထိရောက်သော နည်းဗျူဟာ ဖြစ်ပါသည်။ ခြားနားချက်များ (ပုံ။ 5F)ဥပမာအားဖြင့်၊ polyimide သည် ၎င်း၏အလွန်ကောင်းမွန်သောအပူတည်ငြိမ်မှု (400°C ထက်ပို၍တည်ငြိမ်သော)၊ ကောင်းမွန်သောဓာတုဗေဒဆိုင်ရာခံနိုင်ရည်ရှိမှု၊ ဆန့်နိုင်စွမ်းအားမြင့်မားမှု၊ ကောင်းမွန်သော electrolyte စိုစွတ်မှုနှင့် မီးတောက်မအောင်နိုင်မှုတို့ကြောင့် အလားအလာရှိသောအစားထိုးတစ်ခုအဖြစ် ကျယ်ပြန့်စွာမှတ်ယူထားသော သာမိုဆက်တင်ပိုလီမာတစ်ခုဖြစ်သည်။ပုံ။ 5G)
အအေးပေးသည့်လုပ်ဆောင်ချက်ပါရှိသော ဘက်ထရီ အစုံအလင်။လေ သို့မဟုတ် အရည်များ အအေးပေးခြင်းဖြင့် ဖွင့်ထားသည့် စက်စကေးအပူစီမံခန့်ခွဲမှုစနစ်များကို ဘက်ထရီစွမ်းဆောင်ရည် မြှင့်တင်ရန်နှင့် အပူချိန်တိုးလာမှုကို နှေးကွေးစေရန်အတွက် အသုံးပြုထားသည်။ထို့အပြင်၊ paraffin wax ကဲ့သို့သော အဆင့်ပြောင်းလဲသည့် ပစ္စည်းများကို ၎င်းတို့၏ အပူချိန်ကို ထိန်းညှိရန် အပူစုပ်ခွက်အဖြစ် လုပ်ဆောင်ရန်အတွက် ဘက်ထရီထုပ်များအတွင်းသို့ ပေါင်းစပ်ထားသောကြောင့် အပူချိန်ကို လွဲမှားခြင်းမှ ရှောင်ကြဉ်ပါသည်။
အဆင့် 3 (လောင်ကျွမ်းခြင်းနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်း) ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန်၊
အပူ၊ အောက်ဆီဂျင်နှင့် လောင်စာများသည် "မီးတြိဂံ" ဟုလူသိများသော မီးလောင်ကျွမ်းမှုအများစုအတွက် လိုအပ်သောပါဝင်ပစ္စည်းများဖြစ်သည်။အဆင့် 1 နှင့် 2 အတွင်း ထုတ်ပေးသော အပူနှင့် အောက်ဆီဂျင် စုဆောင်းမှုနှင့်အတူ၊ လောင်စာ (မီးလောင်လွယ်သော အီလက်ထရောနစ်များ) သည် အလိုအလျောက် လောင်ကျွမ်းသွားမည်ဖြစ်သည်။Electrolyte Solvents များ၏ မီးလောင်လွယ်ခြင်းကို လျှော့ချခြင်းသည် ဘက်ထရီဘေးကင်းရေးနှင့် LIBs များ၏ နောက်ထပ်အကြီးစားအသုံးချမှုများအတွက် အရေးကြီးပါသည်။
မီးမလောင်နိုင်သော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ။အရည် electrolytes များ၏ မီးလောင်လွယ်ခြင်းကို လျှော့ချရန်အတွက် ကြီးမားသော သုတေသန ကြိုးပမ်းအားထုတ်မှုများကို မီးမလောင်နိုင်သော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ တီထွင်ထုတ်လုပ်ရန် ကြိုးပမ်းခဲ့သည်။အရည် အီလက်ထရောလစ်တွင် အသုံးပြုသော မီးမလောင်နိုင်သော ပေါင်းထည့်မှုအများစုသည် အော်ဂဲနစ် ဖော့စဖရပ်ဒြပ်ပေါင်းများ သို့မဟုတ် အော်ဂဲနစ်ဟလိုဂျင်နိတ်ဒြပ်ပေါင်းများပေါ်တွင် အခြေခံထားသည်။ဟေလိုဂျင်များသည် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် လူ့ကျန်းမာရေးကို ထိခိုက်စေသောကြောင့်၊ အော်ဂဲနစ် ဖော့စဖရပ်ဒြပ်ပေါင်းများသည် မီးမထိန်းနိုင်သော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအဖြစ် အလားအလာကောင်းများဖြစ်ပြီး မီးမထိန်းနိုင်သော စွမ်းရည်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်သဟဇာတဖြစ်မှုများကြောင့် ဖြစ်သည်။ပုံမှန် အော်ဂဲနစ် ဖော့စဖရပ်ဒြပ်ပေါင်းများတွင် ထရီမီသိုင်း ဖော့စဖိတ်၊ ထရီဖင်နဲလ် ဖော့စဖိတ်၊ bis(2-methoxyethoxy)methylallylphosphonate၊ tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite , (ethoxy) pentafluorocyclotriphosphazene ၊ ethylene (ethylene)ပုံ။ 6A)အဆိုပါ ဖော့စဖရပ်ပါဝင်သော ဒြပ်ပေါင်းများ၏ မီးတောက်ခြင်းဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုများအတွက် ယန္တရားသည် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ အစွန်းရောက်မှု ဖယ်ရှားရေး လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဟု ယေဘူယျ ယူဆကြသည်။လောင်ကျွမ်းနေစဉ်အတွင်း ဖော့စဖရပ်ပါရှိသော မော်လီကျူးများသည် ဖော့စဖရပ်ပါရှိသော ဖရီးရယ်ဒီကယ်မျိုးစိတ်များအထိ ပြိုကွဲသွားနိုင်သည်။ပုံ ၆၊ B နှင့် C ) ။ကံမကောင်းစွာပဲ၊ အဆိုပါ phosphorus ပါရှိသောမီးမွမ်းမံခြင်းများကိုထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် မီးလောင်လွယ်ခြင်းအား လျှော့ချခြင်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်မှု၏ကုန်ကျစရိတ်ကြောင့်ဖြစ်သည်။ဤအပေးအယူကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေရန်အတွက် အခြားသုတေသီများသည် ၎င်းတို့၏ မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံအား ပြုပြင်ပြောင်းလဲမှုအချို့ ပြုလုပ်ခဲ့သည်- (i) အယ်လိုင်းဖော့စဖိတ်၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ဖလိုရင်းပြုလုပ်ခြင်းသည် ၎င်းတို့၏ လျှော့ချရေးတည်ငြိမ်မှုနှင့် ၎င်းတို့၏ မီးတောက်မအောင်နိုင်မှု ထိရောက်မှုကို တိုးတက်စေနိုင်သည်။(ii) မဟာမိတ်အဖွဲ့များသည် ဂရပ်ဖိုက်မျက်နှာပြင်များပေါ်တွင် တည်ငြိမ်သော SEI ဖလင်ကို ပေါ်လီမာအဖြစ်ပြုလုပ်နိုင်ပြီး အန္တရာယ်ရှိသောဘေးထွက်ခြင်းကို ထိရောက်စွာကာကွယ်နိုင်သည့် bis(2-methoxyethoxy)methylallylphosphonate ကဲ့သို့သော အကာအကွယ်ဖလင်ဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် မီးမလောင်စေသောဂုဏ်သတ္တိများပါရှိသော ဒြပ်ပေါင်းများကိုအသုံးပြုခြင်း၊ တုံ့ပြန်မှုများ;(iii) P(V) ဖော့စဖိတ်ကို P(III) ဖော့စဖိုက်အဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်း၊ SEI ဖွဲ့စည်းခြင်းကို လွယ်ကူချောမွေ့စေပြီး အန္တရာယ်ရှိသော PF5 ကို အသက်ဝင်စေနိုင်စွမ်းရှိသော [ဥပမာ၊ tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphite];နှင့် (iv) အီလက်ထရောနစ် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ လိုက်ဖက်ညီမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည့် ဖလိုရင်းနိတ်ဆိုင်ကယ်လိုဖော့စဖာဇင်း (၄) စက်ဘီးလစ်ဖော့စဖာဇင်းများနှင့် အစားထိုးခြင်း။
ပုံ 6 အဆင့် 3 ရှိပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန်မဟာဗျူဟာများ။
(က) မီးမလောင်နိုင်သော ဓာတုပစ္စည်းများ၏ ပုံမှန် မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံများ။(ခ) အဆိုပါ ဖော့စဖရပ်ပါဝင်သော ဒြပ်ပေါင်းများ၏ မီးတောက်ခြင်းဆိုင်ရာ အကျိုးသက်ရောက်မှုအတွက် ယန္တရားသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့်ရှိ လောင်ကျွမ်းမှုတုံ့ပြန်မှုအတွက် တာဝန်ရှိသော အစွန်းရောက်ဓာတ်ခွဲထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို ရပ်တန့်စေသည့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ အစွန်းရောက်-ဖယ်ရှားရေးလုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဟု ယေဘုယျအားဖြင့် ယူဆကြသည်။TPP၊ triphenyl ဖော့စဖိတ်။(ဂ) သာမာန်ကာဗွန်နိတ်လျှပ်စစ်ဓာတ်၏ အလိုအလျောက်ငြိမ်းအေးချိန် (SET) ကို triphenyl phosphate ဖြည့်စွက်ခြင်းဖြင့် သိသိသာသာ လျှော့ချနိုင်သည်။(ဃ) LIB များအတွက် အပူ-အစပျိုးသော မီးမလောင်နိုင်သော ဂုဏ်သတ္တိများဖြင့် "စမတ်" အီလက်ထရွန်းနစ် ခွဲထွက်ကိရိယာ၏ ဇယား။လွတ်လပ်သောရပ်တည်မှုခွဲထုတ်ကိရိယာကို အူတိုင်ခွံဖွဲ့စည်းပုံပါရှိသော မိုက်ခရိုဖိုက်ဘာများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ မီးမလောင်နိုင်သော အူတိုင်ဖြစ်ပြီး ပေါ်လီမာသည် အခွံဖြစ်သည်။အပူထွက်လာသောအခါတွင်၊ ပိုလီမာအခွံသည် အရည်ပျော်သွားပြီး ထို့နောက်တွင် ထုပ်ပိုးထားသော မီးတောက်ကို ခံနိုင်ရည်ရှိသော အီလက်ထရောနစ်ထဲသို့ ထုတ်လွှတ်သောကြောင့် အီလက်ထရိုလစ်၏ လောင်ကျွမ်းမှုနှင့် လောင်ကျွမ်းမှုကို ထိရောက်စွာ တားဆီးပေးသည်။(င) ထွင်းထုပြီးနောက် TPP@PVDF-HFP မိုက်ခရိုဖိုင်ဘာများ၏ SEM ရုပ်ပုံသည် ၎င်းတို့၏အူတိုင်-ခွံဖွဲ့စည်းပုံကို ရှင်းလင်းစွာပြသသည်။စကေးဘား၊ 5 μm။(စ) LIB များအတွက် မီးမလောင်နိုင်သော အီလက်ထရောနစ်များအဖြစ် အသုံးပြုသော အခန်းအပူချိန်တွင် အိုင်အိုနစ်အရည်၏ ပုံမှန် မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံများ။(ဆ) PFPE ၏ မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံ၊ မီးမလောင်နိုင်သော perfluorinated PEO analog ဖြစ်သည်။မီသိုင်းကာဗွန်နိတ်အုပ်စုနှစ်ခုကို လက်ရှိဘက်ထရီစနစ်များနှင့် မော်လီကျူးများ၏သဟဇာတဖြစ်မှုသေချာစေရန် ပိုလီမာကွင်းဆက်များ၏ terminal များပေါ်တွင် ပြုပြင်မွမ်းမံထားသည်။
အထက်ပါ မော်လီကျူးဒီဇိုင်းများမှတဆင့် ဤအပေးအယူကို မြှင့်တင်ထားသော်လည်း၊ ဤအပေးအယူကို ဖော်ပြထားသော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအတွက် electrolyte ၏ မီးလောင်လွယ်ခြင်းနှင့် ဆဲလ်စွမ်းဆောင်ရည်ကြားတွင် အပေးအယူတစ်ခု အမြဲရှိနေသည်ကို သတိပြုသင့်သည်။ဤပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန် နောက်ထပ်အဆိုပြုထားသော မဟာဗျူဟာမှာ ယက်မဟုတ်သောခြားနားမှုတစ်ခုအဖြစ် ထပ်ဆင့်စုဖွဲ့ထားသည့် အကာအကွယ်ပိုလီမာအခွံအတွင်း မီးမလောင်စေရန် မိုက်ခရိုဖိုက်ဘာများကို ပေါင်းစပ်ထည့်သွင်းခြင်းပါဝင်သည် (ပုံ။ 6D)လျှပ်စစ်စပွန်မဟုတ်သော မိုက်ခရိုဖိုက်ဘာ ခွဲထုတ်ကိရိယာကို LIB များအတွက် အပူ-အစပျိုးသည့် မီးမလောင်စေသော ဂုဏ်သတ္တိများဖြင့် ဖန်တီးထားသည်။အကာအကွယ်ပိုလီမာအခွံအတွင်းရှိ မီးလောင်မှုဒဏ်ခံပစ္စည်း၏ ဖုံးကွယ်မှုသည် အီလက်ထရွန်းအဆီနှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့မှုကို တားဆီးပေးကာ ဘက်ထရီ၏ လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်မှုအပေါ် နှောင့်နှေးခြင်းမှ အပျက်သဘောဆောင်သော သက်ရောက်မှုများကို ကာကွယ်ပေးသည်။ပုံ။ 6E)သို့သော်၊ LIB ဘက်ထရီ၏ အပူလွန်ကဲမှု ဖြစ်ပေါ်ပါက၊ poly(vinylidenefluoride-hexafluoro propylene) ကိုပိုလီမာ (PVDF-HFP) ခွံသည် အပူချိန်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အရည်ပျော်သွားမည်ဖြစ်သည်။ထို့နောက် encapsulated triphenyl phosphate flame retardant ကို electrolyte အတွင်းသို့ ထုတ်လွှတ်မည်ဖြစ်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် အလွန်လောင်ကျွမ်းနိုင်သော electrolytes များ၏ လောင်ကျွမ်းမှုကို ထိထိရောက်ရောက် တားဆီးပေးပါသည်။
ဤအကျပ်အတည်းကိုဖြေရှင်းရန် "ဆား-စုစည်းထားသော အီလက်ထရောနစ်" အယူအဆကိုလည်း တီထွင်ခဲ့သည်။အားပြန်သွင်းနိုင်သော ဘက်ထရီများအတွက် ဤမီးငြိမ်းသတ်နိုင်သော အော်ဂဲနစ်အီလက်ထရွန်းအိုင်းများတွင် ဆားအဖြစ် LiN(SO2F)2 နှင့် ထင်ရှားသောမီးမွမ်းမံထားသည့် trimethyl phosphate (TMP) ၏ တစ်ဦးတည်းသောအသုံးအဆောင်အဖြစ် ပါဝင်ပါသည်။anode ပေါ်ရှိ ခိုင်မာသောဆားမှရရှိသော inorganic SEI ၏အလိုလိုဖွဲ့စည်းမှုသည်တည်ငြိမ်လျှပ်စစ်ဓာတုစွမ်းဆောင်မှုအတွက်အရေးကြီးပါသည်။ဤဆန်းသစ်သောနည်းဗျူဟာသည် အခြားမီးမွှားများကို ချဲ့ထွင်နိုင်ပြီး ပိုမိုဘေးကင်းသော LIBs များအတွက် မီးမလောင်နိုင်သော ပျော်ရည်အသစ်များ ဖော်ထုတ်ရန်အတွက် လမ်းကြောင်းသစ်တစ်ခု ဖွင့်လှစ်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။
မီးမလောင်နိုင်သော အရည် electrolytesအီလက်ထရွန်း၏ ဘေးကင်းရေးဆိုင်ရာ ပြဿနာများအတွက် အဆုံးစွန်သော ဖြေရှင်းချက်မှာ ပင်ကိုယ်မှ မီးမလောင်နိုင်သော အီလက်ထရောနစ်များ ဖြစ်ပေါ်လာစေရန် ဖြစ်သည်။အကျယ်တဝင့်လေ့လာခဲ့သည့် မီးမလောင်နိုင်သော အီလက်ထရောလစ်အုပ်စုတစ်စုသည် အိုင်ယွန်းအရည်များ အထူးသဖြင့် အခန်းတွင်းအပူချိန် အိုင်အိုနစ်အရည်များဖြစ်သည့် မတည်ငြိမ်သော (200°C အောက်တွင် မတွေ့နိုင်သော အငွေ့ဖိအားမရှိ) နှင့် မီးလောင်လွယ်နိုင်သော ကျယ်ပြန့်သော အပူချိန်ပြတင်းပေါက်များရှိသည် (ပုံ။ 6F)သို့ရာတွင် ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသော ပျစ်ခဲမှု၊ Li Transference နံပါတ်နိမ့်မှု၊ cathodic သို့မဟုတ် လျှော့ချရေးမတည်ငြိမ်မှုနှင့် အိုင်ယွန်းအရည်များ၏ ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသည့်နှုန်းနိမ့်စွမ်းရည်ဆိုင်ရာ ပြဿနာများကို စဉ်ဆက်မပြတ်သုတေသနပြုရန် လိုအပ်နေသေးသည်။
မော်လီကျူး အလေးချိန် နည်းသော ဟိုက်ဒရိုဖလိုရိုရိုအီတာများသည် ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသော သို့မဟုတ် မရှိသော မီးပွိုင့်များ၊ မီးမလောင်နိုင်ခြင်း၊ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှု နည်းပါးခြင်း၊ ပျစ်ဆိမ့်ခြင်း၊ အေးခဲနေသော အပူချိန် စသည်တို့ကြောင့် မီးလောင်လွယ်သော အရည်မဟုတ်သော အခြားအမျိုးအစားများဖြစ်သည်။ဘက်ထရီ electrolytes စံနှုန်းများနှင့် ကိုက်ညီစေရန် ၎င်းတို့၏ ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများကို လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် သင့်လျော်သော မော်လီကျူးဒီဇိုင်းပြုလုပ်သင့်သည်။မကြာသေးမီက တင်ပြခဲ့သည့် စိတ်ဝင်စားဖွယ် ဥပမာတစ်ခုမှာ ၎င်း၏ မီးလောင်လွယ်ခြင်းအတွက် လူသိများသော perfluorinated polyethylene oxide (PEO) analog တစ်ခုဖြစ်သည့် perfluoropolyether (PFPE)၊ပုံ။ 6G)မီသိုင်းကာဗွန်နိတ်အုပ်စုနှစ်စုကို လက်ရှိဘက်ထရီစနစ်များနှင့် မော်လီကျူးများ၏သဟဇာတဖြစ်မှုသေချာစေရန် PFPE ကွင်းဆက်များ (PFPE-DMC) ၏ terminal အုပ်စုများတွင် ပြုပြင်ထားသည်။ထို့ကြောင့်၊ PFPEs များ၏ မီးလောင်လွယ်ခြင်းနှင့် အပူပိုင်းတည်ငြိမ်မှုသည် ထူးခြားသော မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံဒီဇိုင်းကြောင့် electrolyte transference နံပါတ်ကို တိုးစေပြီး LIBs များ၏ ဘေးကင်းမှုကို သိသိသာသာ တိုးတက်စေနိုင်သည်။
အဆင့် 3 သည် အပူစွန့်ထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွက် နောက်ဆုံးဖြစ်သော်လည်း အထူးအရေးကြီးသောအဆင့်ဖြစ်သည်။ခေတ်မီဆန်းသစ်သော အရည်အီလက်ထရိုလစ်၏ မီးလောင်လွယ်ခြင်းကို လျှော့ချရန် ကြီးစွာသော ကြိုးပမ်းအားထုတ်မှုများ ပြုလုပ်ထားသော်လည်း၊ မတည်ငြိမ်သော အီလက်ထရွန်းအခဲများကို အသုံးပြုခြင်းသည် ကြီးမားသော ကတိကဝတ်ကို ပြသနိုင်သည်ကို သတိပြုသင့်သည်။အစိုင်အခဲ အီလက်ထရွန်းများကို အဓိကအားဖြင့် အမျိုးအစား နှစ်ခုအဖြစ် ကျရောက်သည်- inorganic ceramic electrolytes [sulfides , oxides, nitrides , phosphates, etc.] နှင့် အစိုင်အခဲပေါ်လီမာ အီလက်ထရွန်းများ [poly(ethylene oxide), polyacrylonitrile ကဲ့သို့သော ပိုလီမာများနှင့် ရောနှောထားသော Li ဆားများ]။အစိုင်အခဲ အီလက်ထရောနစ်များ တိုးတက်စေရန် ကြိုးပမ်းမှုများကို ဤအကြောင်းအရာအား မကြာသေးမီက သုံးသပ်ချက်များစွာတွင် ကောင်းစွာ အကျဉ်းချုံးပြီးဖြစ်သောကြောင့် ဤနေရာတွင် အသေးစိတ်ဖော်ပြမည်မဟုတ်ပါ။
အမြင်မတူပါ။
ယခင်က ပြဿနာကို လုံးလုံးလျားလျား မဖြေရှင်းရသေးသော်လည်း ဘက်ထရီဘေးကင်းမှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေရန်အတွက် ဆန်းသစ်သော ပစ္စည်းအများအပြားကို တီထွင်ခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ ဘေးကင်းရေးဆိုင်ရာ ပြဿနာများ၏ အခြေခံ ယန္တရားများသည် မတူညီသော ဘက်ထရီ ဓာတုဗေဒ တစ်ခုစီအတွက် ကွဲပြားသည်။ထို့ကြောင့် မတူညီသောဘက်ထရီများအတွက် အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်စေသော သီးခြားပစ္စည်းများကို ဒီဇိုင်းထုတ်သင့်သည်။ပိုမိုထိရောက်သောနည်းလမ်းများနှင့် ကောင်းမွန်စွာဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည့်ပစ္စည်းများကို ရှာဖွေတွေ့ရှိရန် ကျန်ရှိနေသေးသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ယုံကြည်ပါသည်။ဤတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အနာဂတ် ဘက်ထရီဘေးကင်းရေး သုတေသနအတွက် ဖြစ်နိုင်သော လမ်းညွှန်ချက်များစွာကို ဖော်ပြထားပါသည်။
ပထမဦးစွာ၊ LIBs များ၏အတွင်းပိုင်းကျန်းမာရေးအခြေအနေများကိုရှာဖွေရန်နှင့်စောင့်ကြည့်ရန်နေရာများတွင်သို့မဟုတ် operando နည်းလမ်းများကိုဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရန်အရေးကြီးပါသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ အပူစွန့်ထုတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် LIBs အတွင်းအတွင်းပိုင်းအပူချိန် သို့မဟုတ် ဖိအားတိုးလာခြင်းနှင့် နီးကပ်စွာဆက်စပ်နေသည်။သို့သော်လည်း ဘက်ထရီအတွင်းမှ အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အတော်လေးရှုပ်ထွေးပြီး electrolytes နှင့် electrodes များအတွက် တန်ဖိုးများကို တိကျစွာစောင့်ကြည့်ရန် နည်းလမ်းများအပြင် ခွဲထွက်ကိရိယာများ လိုအပ်ပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ မတူညီသော အစိတ်အပိုင်းများအတွက် အဆိုပါ ဘောင်များကို တိုင်းတာနိုင်မှုသည် ရောဂါရှာဖွေရန်အတွက် အရေးကြီးပြီး ဘက်ထရီဘေးကင်းသော အန္တရာယ်များကို ကာကွယ်ပေးပါသည်။
ဘက္ထရီဘေးကင်းမှုအတွက် ခွဲခြမ်းစက်များ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုသည် အရေးကြီးပါသည်။မြင့်မားသော အရည်ပျော်မှတ်များပါရှိသော အသစ်တီထွင်ထားသော ပိုလီမာများသည် ပိုင်းခြားခြင်း၏ အပူပိုင်းသမာဓိကို တိုးမြင့်စေပါသည်။သို့သော်၊ ၎င်းတို့၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများမှာ နိမ့်ကျနေဆဲဖြစ်ပြီး ဘက်ထရီ တပ်ဆင်စဉ်အတွင်း ၎င်းတို့၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို လျော့ကျစေသည်။ထို့အပြင် စျေးနှုန်းသည် လက်တွေ့အသုံးချမှုအတွက် ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် အရေးကြီးသောအချက်တစ်ခုလည်းဖြစ်သည်။
အစိုင်အခဲ အီလက်ထရိုလစ်များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် LIBs များ၏ ဘေးကင်းရေး ပြဿနာများအတွက် အဆုံးစွန်သော ဖြေရှင်းချက်ဖြစ်ပုံရသည်။အစိုင်အခဲ electrolyte သည် မီးလောင်မှုနှင့် ပေါက်ကွဲခြင်းအန္တရာယ်နှင့်အတူ ဘက်ထရီအတွင်းပိုင်း တိုတောင်းခြင်း ဖြစ်နိုင်ခြေကို များစွာလျှော့ချပေးပါသည်။အစိုင်အခဲ အီလက်ထရိုလိုင်များ တိုးတက်မှုအတွက် ကြီးစွာသော ကြိုးပမ်းအားထုတ်မှုများ ပြုလုပ်ခဲ့သော်လည်း ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်သည် အရည်အီလက်ထရိုလိုင်များထက် များစွာနောက်ကျကျန်နေသေးသည်။inorganic နှင့် polymer electrolytes တို့၏ ပေါင်းစပ်များသည် ကြီးမားသော အလားအလာကို ပြသသော်လည်း ၎င်းတို့သည် သိမ်မွေ့သော ဒီဇိုင်းနှင့် ပြင်ဆင်မှု လိုအပ်ပါသည်။inorganic-polymer အင်တာဖေ့စ်များ၏ သင့်လျော်သော ဒီဇိုင်းနှင့် ၎င်းတို့၏ ချိန်ညှိမှု အင်ဂျင်နီယာတို့သည် ထိရောက်သော Li-ion သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးအတွက် အရေးကြီးကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ အလေးပေးဖော်ပြပါသည်။
အရည် electrolyte သည် လောင်ကျွမ်းနိုင်သော တစ်ခုတည်းသော ဘက်ထရီ အစိတ်အပိုင်း မဟုတ်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ LIBs များကို မြင့်မားစွာအားသွင်းသောအခါ၊ လောင်ကျွမ်းနိုင်သော lithiated anode ပစ္စည်းများ (ဥပမာ၊ lithiated graphite) များသည်လည်း ကြီးမားသောလုံခြုံရေးဆိုင်ရာ စိုးရိမ်ပူပန်မှုတစ်ခုဖြစ်သည်။Solid-state ပစ္စည်းများ မီးလောင်မှုကို ထိရောက်စွာ တားဆီးနိုင်သည့် Flame retardants များသည် ၎င်းတို့၏ ဘေးကင်းမှုကို တိုးမြှင့်ရန် အလွန်တောင်းဆိုပါသည်။ပိုလီမာ binders သို့မဟုတ် conductive frameworks ပုံစံဖြင့် graphite နှင့် flame retardants တို့ကို ရောစပ်နိုင်သည်။
ဘက်ထရီဘေးကင်းရေးသည် ရှုပ်ထွေးပြီး ဆန်းပြားသော ပြဿနာတစ်ခုဖြစ်သည်။ဘက်ထရီဘေးကင်းမှု၏အနာဂတ်သည် ပစ္စည်းများဒီဇိုင်းလမ်းညွှန်ရန် နောက်ထပ်အချက်အလက်များကို ပေးဆောင်နိုင်သည့် ပိုမိုအဆင့်မြင့်သော လက္ခဏာရပ်ဆိုင်ရာနည်းလမ်းများအပြင် ပိုမိုလေးနက်စွာနားလည်နိုင်စေရန် အခြေခံယန္တရားလေ့လာမှုများတွင် ပိုမိုအားစိုက်ထုတ်ရန် တောင်းဆိုထားသည်။ဤသုံးသပ်ချက်သည် ပစ္စည်းများအဆင့် ဘေးကင်းရေးကို အလေးပေးသော်လည်း၊ ပစ္စည်းများ၊ ဆဲလ်အစိတ်အပိုင်းများနှင့် ဖော်မတ်၊ ဘက်ထရီ မော်ဂျူးနှင့် ပက်ခ်များသည် ဘက်ထရီစိတ်ချရစေရန် တူညီသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည့် LIBs များ၏ ဘေးကင်းရေးပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် အလုံးစုံသောချဉ်းကပ်မှု လိုအပ်ကြောင်း သတိပြုသင့်ပါသည်။ စျေးကွက်သို့ထုတ်လွှတ်သည်။
အကိုးအကားများနှင့် မှတ်စုများ
Kai Liu၊ Yayuan Liu၊ DingchangLin၊ Allen Pei၊ Yi Cui၊ လီသီယမ်-အိုင်းယွန်းဘက်ထရီ ဘေးကင်းမှုအတွက် ပစ္စည်းများ၊ ScienceAdvances၊ DOI:10.1126/sciadv.aas9820
စာတင်ချိန်- ဇွန်-၅-၂၀၂၁
