နိုင်ငံခြားမီဒီယာများ၏ ဖော်ပြချက်အရ အမေရိကန်စွမ်းအင်ဌာန (DOE) ၏ Brookhaven အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်း (Brookhaven National Laboratory) မှ သုတေသီအဖွဲ့သည် လစ်သီယမ်သတ္တု anode ဘက်ထရီများ၏ အတွင်းပိုင်းတုံ့ပြန်မှု ယန္တရားနှင့်ပတ်သက်သည့် အသေးစိတ်အချက်အလတ်အသစ်များကို ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ စျေးသက်သာသော လျှပ်စစ်ကားဘက်ထရီများအတွက် အရေးကြီးသောခြေလှမ်းဖြစ်သည်။

Brookhaven National Laboratory မှ ဘက်ထရီ သုတေသီများ (ပုံအရင်းအမြစ်- Brookhaven National Laboratory)

Lithium Anode ကို ပြန်လည်ထုတ်လုပ်ခြင်း။

စမတ်ဖုန်းများမှ လျှပ်စစ်ကားများအထိ အစဉ်အလာကို ကျွန်ုပ်တို့ မြင်တွေ့နိုင်သည်။ လီသီယမ်ဘက်ထရီများသည် နည်းပညာများစွာကို တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုနိုင်အောင် လုပ်ဆောင်ထားသော်လည်း လျှပ်စစ်ကားများအတွက် တာဝေးစွမ်းအင်ပေးဆောင်ရာတွင် စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေကြရဆဲဖြစ်သည်။

US Energy Department of Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) နှင့် US Department of Energy တို့မှ ရန်ပုံငွေပံ့ပိုးထားသော တက္ကသိုလ်သုတေသီများ ဦးဆောင်သည့် မဟာမိတ်အဖွဲ့တစ်ခုဖြစ်သည့် Battery500 သည် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ 500Wh/kg ရှိသည့် ဘက်ထရီဆဲလ်တစ်ခုကို ဖန်တီးရန် ရည်မှန်းထားသည်။ တစ်နည်းဆိုရသော် ၎င်းသည် ယနေ့ခေတ်အတိုးတက်ဆုံး ဘက်ထရီများ၏ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆထက် နှစ်ဆဖြစ်သည်။ ဤအဆုံးသတ်အတွက် မဟာမိတ်အဖွဲ့သည် လစ်သီယမ်သတ္တု anodes ဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော ဘက်ထရီများကို အာရုံစိုက်သည်။

လစ်သီယမ်သတ္တုဘက်ထရီများသည် လစ်သီယမ်သတ္တုကို anode အဖြစ်အသုံးပြုသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ လီသီယမ်ဘက်ထရီအများစုသည် ဂရပ်ဖိုက်ကို anode အဖြစ်အသုံးပြုသည်။ “Lithium anode သည် Battery500 စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆပန်းတိုင်သို့ရောက်ရှိရန်အဓိကအချက်များထဲမှတစ်ခုဖြစ်သည်” ဟုသုတေသီများကပြောကြားခဲ့သည်။ “အားသာချက်ကတော့ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆက လက်ရှိ ဘက်ထရီထက် နှစ်ဆ ပိုပါတယ်။ ပထမဦးစွာ anode ၏တိကျသောစွမ်းရည်သည်အလွန်မြင့်မားသည်။ ဒုတိယ၊ သင့်တွင် မြင့်မားသောဗို့အား ဘက်ထရီတစ်လုံးရှိနိုင်ပြီး ၎င်းတို့နှစ်ခုပေါင်းစပ်မှုသည် စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆပိုမိုမြင့်မားနိုင်သည်။”

သိပ္ပံပညာရှင်များသည် lithium anodes ၏အားသာချက်များကို ကာလအတန်ကြာ အသိအမှတ်ပြုခဲ့ကြသည်။ အမှန်တော့၊ လစ်သီယမ်သတ္တု anode သည် ဘက်ထရီ cathode နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော ပထမဆုံး anode ဖြစ်သည်။ သို့ရာတွင်၊ anode ၏ “ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်မှု” မရှိခြင်း၊ ဆိုလိုသည်မှာ ပြောင်းပြန်လျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုမှတစ်ဆင့် အားသွင်းနိုင်စွမ်းမရှိခြင်းကြောင့် ဘက်ထရီသုတေသီများသည် လီသီယမ်ဘက်ထရီများပြုလုပ်ရန် လစ်သီယမ်သတ္တု anodes များအစား ဂရပ်ဖိုက် anodes ကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။

ယခုအခါ ဆယ်စုနှစ်များစွာ တိုးတက်မှုပြီးနောက်၊ သုတေသီများသည် လီသီယမ်ဘက်ထရီများ၏ ကန့်သတ်ချက်များကို တွန်းပို့ရန်အတွက် နောက်ပြန်လှည့်နိုင်သော လီသီယမ်သတ္တု anode ကို နားလည်သဘောပေါက်ရန် ယုံကြည်မှုရှိလာပါသည်။ သော့ချက်မှာ လျှပ်စစ်ဓာတုတုံ့ပြန်မှုအတွင်း ဘက်ထရီ၏လျှပ်ကူးပစ္စည်းပေါ်ရှိ အစိုင်အခဲအလွှာဖြစ်သည့် ကြားခံမျက်နှာပြင်၊

“ကျွန်ုပ်တို့သည် ဤအင်တာဖေ့စ်ကို အပြည့်အဝနားလည်နိုင်ပါက၊ ၎င်းသည် ပစ္စည်းဒီဇိုင်းနှင့် ပြောင်းပြန်ပြောင်းနိုင်သော lithium anodes များထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် အရေးကြီးသောလမ်းညွှန်ချက်ပေးစွမ်းနိုင်သည်” ဟု သုတေသီများက ပြောကြားခဲ့သည်။ “ဒါပေမယ့် ဒီမျက်နှာပြင်ကို နားလည်ဖို့က အလွန်ပါးလွှာတဲ့ ပစ္စည်းအလွှာတစ်ခုဖြစ်ပြီး နာနိုမီတာအနည်းငယ်သာ အထူရှိပြီး လေနဲ့ စိုထိုင်းဆကို ထိခိုက်လွယ်တာကြောင့် နမူနာတွေကို ကိုင်တွယ်ရတာ ခက်ခဲပါတယ်။”

ဤအင်တာဖေ့စ်ကို NSLS-II တွင် မြင်သာမြင်သာရှိစေသည်။

အဆိုပါစိန်ခေါ်မှုများကိုဖြေရှင်းရန်နှင့်မျက်နှာပြင်၏ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံနှင့်ဖွဲ့စည်းပုံကို “ကြည့်” ရန်အတွက်သုတေသီများသည် National Synchrotron Radiation Light Source II (NSLS-II) ကိုထုတ်လုပ်သည့် Brookhaven အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်း၏ DOE သိပ္ပံရုံး၏အသုံးပြုသူအထောက်အကူပြုပစ္စည်းကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။ အက်တမ်စကေးပေါ်ရှိ အင်တာဖေ့စ်၏ ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို လေ့လာရန် အလွန်တောက်ပသော X-rays များ။

nSLS-II ၏အဆင့်မြင့်စွမ်းဆောင်ရည်များကိုအသုံးပြုခြင်းအပြင်၊ အဖွဲ့သည် အင်တာဖေ့စ်၏အစိတ်အပိုင်းအားလုံးကိုသိရှိနိုင်သည့် beam line (စမ်းသပ်စခန်း) ကိုအသုံးပြုရန်နှင့် ပုံဆောင်ခဲများကိုရှာဖွေရန် စွမ်းအင်မြင့် (လှိုင်းတို) X-rays ကိုအသုံးပြုရန်လိုအပ်ပါသည်။ နှင့် amorphous အဆင့်များ။

“ဓာတုဗေဒအဖွဲ့သည် beamline၊ X-ray diffraction (XRD) နှင့် distribution function (PDF) ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုမှ ပံ့ပိုးပေးသော မတူညီသောနည်းပညာနှစ်ခုကို အသုံးပြု၍ XPD multi-mode ချဉ်းကပ်မှုကို လက်ခံခဲ့သည်” ဟု သုတေသီများက ပြောကြားခဲ့သည်။ “XRD သည် ပုံဆောင်ခဲအဆင့်များကို လေ့လာနိုင်ပြီး PDF သည် amorphous အဆင့်များကို လေ့လာနိုင်သည်။”

XRD နှင့် PDF ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတို့သည် စိတ်လှုပ်ရှားဖွယ်ရာရလဒ်များကို ဖော်ပြခဲ့သည်- Lithium hydride (LiH) သည် အင်တာဖေ့စ်တွင် ရှိနေသည်။ သိပ္ပံပညာရှင်များသည် အင်တာဖေ့စ်တွင် LiH တည်ရှိမှုနှင့်ပတ်သက်၍ ဆယ်စုနှစ်များစွာကြာအောင် ငြင်းခုံခဲ့ကြပြီး အင်တာဖေ့စ်ကိုဖွဲ့စည်းသည့် အခြေခံတုံ့ပြန်မှုယန္တရားနှင့်ပတ်သက်၍ မသေချာမရေရာမှုများ ဖန်တီးခဲ့ကြသည်။

LiH နှင့် လီသီယမ် ဖလိုရိုက် (LiF) တို့သည် အလွန်ဆင်တူသော ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံများ ရှိသည်။ LiH ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုနှင့်ပတ်သက်ပြီး ကျွန်ုပ်တို့၏ပြောဆိုချက်သည် LiH အတွက် LiF ကို မှားယွင်းသည်ဟု ယုံကြည်သူအချို့က မေးခွန်းထုတ်ခဲ့သည်” ဟု သုတေသီက ပြောကြားခဲ့သည်။

လေ့လာမှုတွင်ပါဝင်သည့် အငြင်းပွားမှုများနှင့် LiF နှင့် LiH ကို ခွဲခြားခြင်းနည်းပညာဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများကြောင့် သုတေသနအဖွဲ့သည် လေထိတွေ့မှုစမ်းသပ်မှုများပြုလုပ်ခြင်းအပါအဝင် LiH တည်ရှိမှုအတွက် အထောက်အထားများစွာကို ပံ့ပိုးပေးရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။

“သုတေသီများက “LiF သည် လေထဲတွင် တည်ငြိမ်သော်လည်း LiH သည် မတည်ငြိမ်ပါ။ အကယ်၍ ကျွန်ုပ်တို့သည် အင်တာဖေ့စ်အား စိုစွတ်သောလေကို ထုတ်လွှတ်ကာ အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ဒြပ်ပေါင်းပမာဏ လျော့နည်းသွားပါက၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် LiH မဟုတ်ဘဲ LiF မဟုတ်ဘဲ LiF ဖြစ်သည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ အမှန်ပင်ဖြစ်ကြောင်း အတည်ပြုနိုင်ပါသည်။ LiH ကို LiF နှင့် ပိုင်းခြားရန် ခက်ခဲခြင်းနှင့် လေထုထိတွေ့မှု စမ်းသပ်ခြင်းတို့ကို ယခင်က တစ်ခါမှ မလုပ်ဆောင်ခဲ့ခြင်းကြောင့် LiH သည် စာပေအစီရင်ခံစာများစွာတွင် LiF နှင့် လွဲမှားနိုင်ခြေများပြီး၊ သို့မဟုတ် စိုစွတ်သောပတ်ဝန်းကျင်တွင် LiH ပြိုကွဲမှုကြောင့် သတိပြုမိခြင်းမရှိပေ။ ”

သုတေသီက ဆက်ပြောသည်။ “PNNL မှ လုပ်ဆောင်ခဲ့သော နမူနာပြင်ဆင်မှုမှာ ဤသုတေသနအတွက် အရေးကြီးပါသည်။ စမ်းသပ်မှုမစမီ စိုစွတ်သောပတ်ဝန်းကျင်နှင့် ထိတွေ့မိသောကြောင့် လူများစွာသည် LiH ကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ရန် ပျက်ကွက်ခဲ့သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့သံသယရှိသည်။” နမူနာများကို မှန်ကန်စွာ မစုဆောင်းပါ၊ နမူနာများနှင့် သင်္ဘောနမူနာများကို တံဆိပ်ခတ်ထားပါက LiH ကို လွတ်သွားနိုင်ပါသည်။ ”

LiH ၏တည်ရှိမှုကိုအတည်ပြုခြင်းအပြင်၊ အဖွဲ့သည် LiF ပတ် ၀ န်းကျင်ရှိအခြားသောကြာရှည်စွာပဟေဠိကိုဖြေရှင်းခဲ့သည်။ LiF သည် အင်တာဖေ့စ်၏ အကျိုးရှိသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုအဖြစ် ကာလကြာရှည်စွာ ယူဆထားသော်လည်း အကြောင်းရင်းကို မည်သူမျှ အပြည့်အဝနားမလည်ပေ။ အဖွဲ့သည် အင်တာဖေ့စ်အတွင်းရှိ LiF ၏ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ခြားနားချက်များနှင့် LiF ကိုယ်တိုင်၏ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ကွဲပြားမှုအများစုကို ဆုံးဖြတ်ခဲ့ပြီး ယခင်သည် anode နှင့် cathode အကြား လီသီယမ်အိုင်းယွန်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကို မြှင့်တင်ခဲ့ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။

Brookhaven အမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်း၊ အခြားအမျိုးသားဓာတ်ခွဲခန်းများနှင့် တက္ကသိုလ်များမှ ဘက်ထရီသိပ္ပံပညာရှင်များသည် ဆက်လက်ပူးပေါင်းဆောင်ရွက်လျက်ရှိသည်။ ဤရလဒ်များသည် လစ်သီယမ်သတ္တု anodes များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် များစွာလိုအပ်သော လက်တွေ့ကျသော လမ်းညွှန်မှုကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်ဟု သုတေသီများက ပြောကြားခဲ့သည်။