យោងតាមរបាយការណ៍របស់ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយបរទេស ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវនៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven (មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven) នៃក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិក (DOE) បានកំណត់ព័ត៌មានលម្អិតថ្មីអំពីយន្តការប្រតិកម្មផ្ទៃក្នុងនៃថ្មអាណូតលោហៈលីចូម។ ជំហានសំខាន់មួយសម្រាប់អាគុយរថយន្តអគ្គិសនីដែលមានតម្លៃថោក។

អ្នកស្រាវជ្រាវថ្មនៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven (ប្រភពរូបភាព៖ មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven)

ការផលិតឡើងវិញនៃ Lithium Anode

ពី​ទូរសព្ទ​ទំនើប​ទៅ​ជា​រថយន្ត​អគ្គិសនី យើង​អាច​មើល​ឃើញ​ប្រពៃណី។ ទោះបីជាអាគុយលីចូមបានអនុញ្ញាតឱ្យបច្ចេកវិទ្យាជាច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក៏ដោយ ក៏ពួកគេនៅតែប្រឈមនឹងបញ្ហាក្នុងការផ្តល់ថាមពលពីចម្ងាយសម្រាប់រថយន្តអគ្គិសនី។

Battery500 ដែលជាសម្ព័ន្ធភាពដឹកនាំដោយអ្នកស្រាវជ្រាវសាកលវិទ្យាល័យដែលផ្តល់មូលនិធិដោយមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិប៉ាស៊ីហ្វិកភាគពាយ័ព្យនៃសហរដ្ឋអាមេរិក (PNNL) និងក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិក មានគោលបំណងបង្កើតកោសិកាថ្មដែលមានដង់ស៊ីតេថាមពល 500Wh/kg ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត វាមានដង់ស៊ីតេថាមពលពីរដងនៃថ្មទំនើបបំផុតនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ។ ដល់ទីបញ្ចប់នេះ សម្ព័ន្ធផ្តោតលើថ្មដែលធ្វើពីលោហៈលីចូម។

ថ្មលោហធាតុលីចូមប្រើលោហៈលីចូមជាអាណូត។ ផ្ទុយទៅវិញ ថ្មលីចូមភាគច្រើនប្រើក្រាហ្វីតជាអាណូត។ អ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយថា “អាណូតលីចូមគឺជាកត្តាសំខាន់មួយក្នុងការឈានដល់គោលដៅដង់ស៊ីតេថាមពល Battery500” ។ “អត្ថប្រយោជន៍គឺថាដង់ស៊ីតេថាមពលគឺពីរដងនៃថ្មដែលមានស្រាប់។ ទីមួយសមត្ថភាពជាក់លាក់នៃ anode គឺខ្ពស់ណាស់; ទីពីរ អ្នក​អាច​មាន​ថ្ម​វ៉ុល​ខ្ពស់​ជាង ហើយ​ការ​រួម​បញ្ចូល​គ្នា​នៃ​ថ្ម​ទាំង​ពីរ​អាច​មាន​ដង់ស៊ីតេ​ថាមពល​ខ្ពស់​ជាង»។

អ្នកវិទ្យាសាស្រ្តបានទទួលស្គាល់ជាយូរមកហើយនូវគុណសម្បត្តិនៃ anodes លីចូម; តាមពិត anode លោហៈលីចូមគឺជា anode ដំបូងដែលភ្ជាប់ជាមួយ cathode ថ្ម។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែកង្វះ “ការបញ្ច្រាស” នៃ anode ពោលគឺសមត្ថភាពក្នុងការសាកថ្មតាមរយៈប្រតិកម្មគីមីបញ្ច្រាស អ្នកស្រាវជ្រាវអំពីថ្មបានបញ្ចប់ដោយប្រើ graphite anodes ជំនួសឱ្យ anodes លោហៈលីចូមដើម្បីបង្កើតថ្មលីចូម។

ឥឡូវនេះ បន្ទាប់ពីមានការរីកចំរើនជាច្រើនទស្សវត្សរ៍មក អ្នកស្រាវជ្រាវមានទំនុកចិត្តក្នុងការសម្រេចបាននូវ anode លោហៈលីចូមដែលអាចបញ្ច្រាស់បាន ដើម្បីរុញច្រានដែនកំណត់នៃថ្មលីចូម។ ចំណុចសំខាន់គឺចំណុចប្រទាក់ដែលជាស្រទាប់សម្ភារៈរឹងដែលបង្កើតនៅលើអេឡិចត្រូតរបស់ថ្មកំឡុងពេលប្រតិកម្មអេឡិចត្រូគីមី។

អ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយថា “ប្រសិនបើយើងអាចយល់យ៉ាងពេញលេញនូវចំណុចប្រទាក់នេះ វាអាចផ្តល់នូវការណែនាំដ៏សំខាន់សម្រាប់ការរចនាសម្ភារៈ និងការផលិតនៃ anodes លីចូមដែលអាចបញ្ច្រាសបាន” ។ “ប៉ុន្តែការយល់ដឹងអំពីចំណុចប្រទាក់នេះគឺពិតជាបញ្ហាប្រឈមមួយ ព្រោះវាជាស្រទាប់ស្តើងបំផុតនៃសម្ភារៈ ដែលមានកម្រាស់ត្រឹមតែប៉ុន្មានណាណូម៉ែត្រប៉ុណ្ណោះ ហើយវាមានភាពរសើបចំពោះខ្យល់ និងសំណើម ដូច្នេះការដោះស្រាយសំណាកគឺពិបាកណាស់។”

ចំណុចប្រទាក់នេះត្រូវបានមើលឃើញនៅក្នុង NSLS-II

ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមទាំងនេះ និង “មើល” សមាសភាពគីមី និងរចនាសម្ព័ន្ធនៃចំណុចប្រទាក់ អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើ National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II) ដែលជាកន្លែងប្រើប្រាស់នៃការិយាល័យវិទ្យាសាស្ត្រ DOE នៃមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven ដែលផលិត។ កាំរស្មីអ៊ិចភ្លឺខ្លាំង ដើម្បីសិក្សាពីលក្ខណៈសម្ភារៈនៃចំណុចប្រទាក់នៅលើមាត្រដ្ឋានអាតូមិច។

បន្ថែមពីលើការប្រើប្រាស់សមត្ថភាពកម្រិតខ្ពស់នៃ nSLS-II ក្រុមការងារក៏ត្រូវប្រើបន្ទាត់ធ្នឹម (ស្ថានីយពិសោធន៍) ដែលអាចរកឃើញសមាសធាតុទាំងអស់នៃចំណុចប្រទាក់ និងប្រើកាំរស្មីអ៊ិចដែលមានថាមពលខ្ពស់ (រលកខ្លី) ដើម្បីរកមើលគ្រីស្តាល់។ និងដំណាក់កាល amorphous ។

អ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយថា “ក្រុមគីមីវិទ្យាបានទទួលយកវិធីសាស្រ្ត XPD multi-mode ដោយប្រើបច្ចេកទេសពីរផ្សេងគ្នាដែលផ្តល់ដោយ beamline, X-ray diffraction (XRD) និងការវិភាគមុខងារចែកចាយ (PDF)” ។ “XRD អាចសិក្សាដំណាក់កាលគ្រីស្តាល់ ហើយ PDF អាចសិក្សាដំណាក់កាល amorphous ។”

ការវិភាគ XRD និង PDF បានបង្ហាញពីលទ្ធផលដ៏គួរឱ្យរំភើប៖ Lithium hydride (LiH) មាននៅក្នុងចំណុចប្រទាក់។ អស់ជាច្រើនទសវត្សរ៍មកហើយ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានជជែកគ្នាអំពីអត្ថិភាពនៃ LiH នៅក្នុងចំណុចប្រទាក់ បង្កើតភាពមិនច្បាស់លាស់អំពីយន្តការប្រតិកម្មជាមូលដ្ឋានដែលបង្កើតជាចំណុចប្រទាក់។

“LiH និង lithium fluoride (LiF) មានរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ស្រដៀងគ្នាខ្លាំងណាស់។ ការអះអាងរបស់យើងអំពីការរកឃើញ LiH ត្រូវបានចោទសួរដោយមនុស្សមួយចំនួនដែលជឿថាយើងច្រឡំ LiF សម្រាប់ LiH” អ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយ។

ដោយមើលឃើញពីភាពចម្រូងចម្រាសដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការសិក្សា និងបញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកទេសនៃការបែងចែក LiH ពី LiF ក្រុមស្រាវជ្រាវបានសម្រេចចិត្តផ្តល់ភស្តុតាងជាច្រើនសម្រាប់អត្ថិភាពនៃ LiH រួមទាំងការធ្វើពិសោធន៍ការប៉ះពាល់នឹងខ្យល់។

“អ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយថា “LiF មានស្ថេរភាពនៅលើអាកាស ប៉ុន្តែ LiH មិនស្ថិតស្ថេរ។ ប្រសិនបើយើងបញ្ចេញចំណុចប្រទាក់ទៅនឹងខ្យល់សើម ហើយប្រសិនបើបរិមាណសមាសធាតុថយចុះតាមពេលវេលា យើងអាចបញ្ជាក់ថាយើងពិតជាឃើញ LiH មិនមែន LiF ហើយវាគឺជា LiF ។ ដោយសារតែការលំបាកក្នុងការបែងចែក LiH ពី LiF និងការពិសោធន៍ការប៉ះពាល់ខ្យល់ដែលមិនធ្លាប់ត្រូវបានអនុវត្តពីមុនមក LiH ទំនងជាត្រូវបានច្រឡំសម្រាប់ LiF នៅក្នុងរបាយការណ៍អក្សរសិល្ប៍ជាច្រើន ឬវាមិនត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដោយសារតែការរលួយ LiH នៅក្នុងបរិយាកាសសើម។ ”

អ្នកស្រាវជ្រាវបានបន្ត។ “ការងាររៀបចំគំរូដែលធ្វើឡើងដោយ PNNL គឺមានសារៈសំខាន់ចំពោះការស្រាវជ្រាវនេះ។ យើងសង្ស័យថាមនុស្សជាច្រើនមិនអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណ LiH បានទេ ដោយសារសំណាករបស់ពួកគេត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងបរិយាកាសសើម មុនពេលពិសោធន៍។ ប្រសិនបើអ្នកមិនបានប្រមូលសំណាកឲ្យបានត្រឹមត្រូវ បិទត្រាសំណាកគំរូ និងសំណាកដឹកជញ្ជូន អ្នកប្រហែលជានឹក LiH។ ”

បន្ថែមពីលើការបញ្ជាក់ពីអត្ថិភាពរបស់ LiH ក្រុមការងារក៏បានដោះស្រាយអាថ៌កំបាំងដ៏យូរអង្វែងមួយទៀតជុំវិញ LiF ផងដែរ។ LiF ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាសមាសធាតុមានប្រយោជន៍នៃចំណុចប្រទាក់ជាយូរមកហើយ ប៉ុន្តែគ្មាននរណាម្នាក់យល់ច្បាស់ពីហេតុផលនោះទេ។ ក្រុមការងារបានកំណត់ភាពខុសគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ LiF នៅក្នុងចំណុចប្រទាក់ និងភាពខុសគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធភាគច្រើននៃ LiF ខ្លួនវា ហើយបានរកឃើញថា អតីតបានលើកកម្ពស់ការដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុងលីចូមរវាង anode និង cathode ។

អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រថ្មមកពីមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Brookhaven មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិផ្សេងទៀត និងសាកលវិទ្យាល័យបន្តសហការ។ អ្នកស្រាវជ្រាវបាននិយាយថាលទ្ធផលទាំងនេះនឹងផ្តល់នូវការណែនាំជាក់ស្តែងដែលត្រូវការច្រើនសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍនៃលោហៈលីចូម anodes ។